КПД трансформатора. Устройство и работа

Благодаря им можно получать электрическую энергию, при наиболее удобном напряжении, передавать ее с минимальными потерями напряжения и использовать при напрядении , рассчитанном на любого возможного потребителя.

Передача электрической энергии от места производства до потребителя требует создания многих повышающих и понижающих напряжение трансформаторов. В зависимости от параметров электроэнергии, необходимой тем или иным потребителям, трансформаторы изготавливают на различные мощности и напряжения.

Существуют трансформаторы мощностью от нескольких вотльт-ампер до 1 200 000 кВ*А и более. Для транспортировки электроэнергии построены десятки и сотни тысяч километров высоковольтных линий электропередачи напряжением 110, 220, 330, 500, 700, 1150 и 1500 кВ. Для обеспечения этих линий элетропередачи , разработанны и освоены мощные трансформаторы и автотрансформаторы; создане крупные серии распределительных трансформаторов общего назначения различной мощности и назначения; специальные трансформаторы для электротермических преобразовательных и других установок; пусковые, передвижные, регулировочные, испытательные и другие специальные трансформаторы.

Устройство Трансформатор состоит из замкнутого железного сердечника, на который надеты две (иногда и более) катушки с проволочными обмотками (рис. 1). Одна из обмоток, называемая первичной, подключается к источнику переменного напряжения.

Вторая обмотка, к которой присоединяют «нагрузку», т. е. приборы и устройства, потребляющие электроэнергию, называется вторичной. Схема устройства трансформатора с двумя обмотками приведена на рисунке 2, Трансформаторы бывают: повышающие, понижающие однофазные, трех и многофазные.

Силовые, измерительные, испытательные.

Номинальные данные щитка: S H , квт , U 1 H / U 2 H , I 1 H / I 2 H , l / l , ?. Активными элементами трансформатора являются 1. магнитопровод 2. обмотки Магнитопроводы бывают : 1. Броневые 2. Стержневые

Рис.1 Рис.2 Обмотки а) дисковые у броневого трансформатора б) цилиндрические в) винтовые г) непрерывные Однослойные и многослойные

Магнитопровод с обмоткой помещается в бак с трансформатором маслом, которое служит для изоляции и охлаждения Основные параметры трансформаторов Генераторы электрического тока по техническим причинам, нельзя изготовлять на очеь большие напряжени , даже крупные из них имеют напряжения не более 24 кВ, а такое напряжение можно использовать только на малых расстояниях от электростанции. Чтобы передача электрической энергии(электроэнергии) на многие сотни и тысячи километров стали выгодной, необходимо значительно большее напряжение 500, 750 кВ и более. Для этой цели и служит трансформатор - электомагнитное устройство с двумя или более обмотками, предназначенное для преобразования с помощью элетромагнитной индукции переменного тока одного напряжения в переменный ток другого(или других) напряжений.

Обмотка трансформатора, к которой подводиться энергия преобразуемого перемнного тока, называется первичной, а обмотка от которой отводится энергия преобразованного переменного тока - вторичной.Существут трансформаторы у которых помимо первичной и вторичной обмоток, существует третья обмотка с промежуточным напряжением.

Обмотки трансформаторов, к которым подводится энергия преобразуемого или отводится энергия преобразованного переменного тока, нахывают основными, напрмер , первичная и вторичная обмотки трансформатора. Кроме основных, у трансформатора могут быть и другие обмотки, не связанные непосредственно с приемом или отдачей энергии преобразованного переменного тока, которые называют вспомогательными.

Различают Различают основные обмотки трансформатора высшего(ВН), низшего(НН) и среднего (СН) напряжений.

Обмотка ВН имеет наибольшее номинальное напаряжение по сравнению с другими основными обмотками трансформатора, Обмотка НН - наименьшее номинальное напряжение, а обмотка СН - номинальное напряжение, являющееся промежуточным между ВН и НН. Трансформатор у которого первичной обмоткой называется НН - называют повышающим. В конце линии передач, где начинаеться распределение энергии, устанавливают трансформаторы, снижающие напряжение линнии до напряжений, необходимых потребителю.

Первичной в таких трансформаторах служит обмотка ВН, а трансформаторы называются понижающими. Таким образом, в зависимости от назначения повышать или понижать, напряжение первичной обмотки одного и того же трансформатора может быть обмотка НН или ВН. Коэффициент полезного действия трансформатора Преобразование электрической энергии в трансформаторе сопровождается потерями энергии на нагрев сердечника и обмоток.

Уравнение баланса мощностей трансформатора имеет вид:

где - активная мощность, потребляемая от сети,

j - мощность, отдаваемая в нагрузку,

- потери в меди первичной обмотки,

- потери в стали трансформатора,

- потери в меди вторичной обмотки.

Процесс преобразования энергии в трансформаторе иллюстрирует энергетическая диаграмма, приведенная на рис. 5

Величина

носит названия коэффициента полезного действия трансформатора. Если обозначить сумму

и назвать ее потерями в меди трансформатора, то КПД трансформатора можно выразить так

Потери в стали определяются величиной и частотой изменения магнитного потока в сердечнике трансформатора, а так как поток почти не зависит от нагрузки, то потери в стали остаются почти постоянными и равными потерям в режиме ХХ Поскольку потери в меди обмотки пропорциональны квадрату действующего значения тока, через нее протекающего, последние могут быть определены из упрощенной схемы замещения трансформатора (рис 2-) в режиме КЗ.

- потери в меди при номинальном токе первичной обмотки,

- потери в меди при токе, отличном от номинального,

. Активную мощность в нагрузке трансформатора можно вычислить по формуле:

где - - полная мощность в нагрузке трансформатора в номинальном режиме.

Теперь выражение, определяющее КПД трансформатора можно записать в виде:

Эта формула рекомендована ГОСТом для определения КПД трансформатора.

Анализ полученного выражения показывает, что КПД неоднозначно зависит от коэффициента нагрузки b и является функцией характера нагрузки что иллюстрируется кривыми, приведенными на рис. 6

Рис. 6

При b =0, h =0. С ростом отдаваемой мощности h увеличивается, т.к. в энергетическом балансе уменьшается удельное значение потерь в стали, имеющих приблизительно постоянное значение. При некотором значении КПД достигает максимума, после чего начинает уменьшаться с ростом тока нагрузки.

Причиной этого является увеличение потерь в меди, возрастающих пропорционально квадрату тока (или ), в то время как полезная мощность растет пропорционально b . Значение можно получить из условия.

при этом

Следовательно КПД имеет максимум при такой нагрузке, при которой потери в меди трансформатора равны потерям в стали. Для трансформаторов большей мощности

=0,5 - 0,7, при этом =0,995. Трансформаторы малой мощности рассчитывается как, чтобы =1, тогда =0,7 – 0,9. При уменьшении величины КПД уменьшается, т.к. возрастают токи и , при которых трансформатор имеет заданную мощность . Трансформатор состоит из замкнутого железного сердечника, на который надеты две (иногда и более) катушки с проволочными обмотками (рис. 1). Одна из обмоток, называемая первичной, подключается к источнику переменного напряжения.

оценка нежилых помещений в Калуге
оценка станка в Туле
независимая оценка автомобиля для наследства в Липецке

Подобные работы

Электрическое активное сопротивление
echo "Активным, или резистивным, сопротивлением обладает элемент цепи, в котором происходит необратимый процесс превращения электрической энергии в тепловую. Активное сопротивление является параметро

Кодовый замок
echo "Данный курсовой проект представляет собой обзор широко распространенных радиолюбительских схем кодовых замков. Принципиальные схемы сопровождаются описанием их работы и рекомендациями по монтаж

Радиолокационная Головка Самонаведения
echo "Автоматическая часть станции состоит из трех следующих функциональных систем: 1. системы управления антенной, обеспечивающей управление антенной во всех режимах работы РЛГС (в режиме 'наведение'

Безопасность труда электромонтера по обслуживанию электрооборудования
echo "Электромонтерам по обслуживанию электрооборудования приходится часто выполнять различные слесарные и сборочные операции. Поэтому они должны четко знать правила техники безопасности при проведен

Электронные вольтметры
echo "Измеряемое напряжение управляет током электронных приборов, благодаря чему входное сопротивление электронных вольтметров достигает весьма больших значений и они допускают значительные перегрузки

Усилитель мощности
echo "Усилитель колебаний низкой частоты – составная часть каждого современного радиоприемника, телевизора или магнитофона. Усилитель является основой радиовещания по проводам, аппаратуры телеуправле

Устройство селективного управления работой семисегментного индикатора
echo "Требования увеличения быстродействия и уменьшения мощности потребления вычислительных средств привело к созданию серий цифровых микросхем. Серия представляет собой комплект микросхем, имеющие ед

16-разрядный генератор псевдослучайных чисел
echo "Курсовая работа включает в себя расчет себестоимости, надежности и быстродействия спроектированного продукта. 1. Основная часть 1.1 Схемотехническая часть 1.1.1 Таблица 1 DD1, DD2, DD3, DD4