08 transformatori 12 13a - rudar.rgn.hrrudar.rgn.hr/~dkuhinek/nids_daliborkuhinek/1...
TRANSCRIPT
TRANSFORMATORI
opća mreža (400 kV - izbacivanje 220kV )
razdjelna mreža↓↓↓↓ (110, 35, 20 kV)
(izbacivanje 10 kV)
↓↓↓↓ potrošna mreža
↑↑↑↑ na 400 kV
N1 - primarni N2 - sekundarni
GN - gornjeg napona DN - donjeg napona
22110 gm
TPZEU ΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙ ++++====
−−−−==== struja praznog hoda
U1 - priklju čni napon E1 - inducirana protuelektromotorna sila
ZTP - impedancija transformatora u praznom hodu
ΙΙΙΙm - struja magnetiziranjaΙΙΙΙg - struja gubitaka praznog hoda
Transformator u praznom hodu
)EU(fm 11 −−−−====ΙΙΙΙ
trenutne vrijednosti praznog hoda
tsinm ωωωωΦΦΦΦΦΦΦΦ ====
tcosu m ωωωωΦΦΦΦωωωω−−−−====
inducirani napon po zavoju
efektivna vrijednostza N zavoja
44,4 ΦΦΦΦ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅==== fu i
iuNE ⋅⋅⋅⋅==== 11inducirani naponi u namotima iuNE ⋅⋅⋅⋅==== 22
uz inducirani napon po jednom zavoju
ΦΦΦΦΦΦΦΦωωωω ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====⋅⋅⋅⋅==== fN,NUN 4442
nNN
UU
EE ============
2
1
2
1
2
1prenosni omjer transformatora
Opterećeni transformator za idealne svitke(zanemarene gubitke)
21 PP ≈≈≈≈
P1 - snaga pimara P2 - snaga sekundara
222111 ϕϕϕϕϕϕϕϕ cosIUcosIU ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅≈≈≈≈⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅
ako je
21 ϕϕϕϕϕϕϕϕ ====
tada je
nUU ≈≈≈≈≈≈≈≈
1
2
2
1
ΙΙΙΙΙΙΙΙ
uz uzete u obzir impedancije svitaka
(((( )))) (((( ))))222
2222 XRU ⋅⋅⋅⋅++++⋅⋅⋅⋅==== ΙΙΙΙΙΙΙΙ∆∆∆∆
(((( )))) (((( ))))211
2111 XRU ⋅⋅⋅⋅++++⋅⋅⋅⋅==== ΙΙΙΙΙΙΙΙ∆∆∆∆
zbog ΙΙΙΙ2 pad U na N2
zbog ΙΙΙΙ1 pad U na N1
(((( ))))11111111 jXRXjRU ++++====⋅⋅⋅⋅++++⋅⋅⋅⋅==== ΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙ∆∆∆∆
(((( ))))22222222 jXRXjRU ++++====⋅⋅⋅⋅++++⋅⋅⋅⋅==== ΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙ∆∆∆∆
(na jednu stranu sve impedancije) prera čunavanje = reduciranje = preslikavanje
2
22
1
21
UR
U'R ⋅⋅⋅⋅====
⋅⋅⋅⋅ ΙΙΙΙΙΙΙΙ 222 nR'R ⋅⋅⋅⋅====
222 nX'X ⋅⋅⋅⋅====
2
22
1
21
UX
U'X ⋅⋅⋅⋅====
⋅⋅⋅⋅ ΙΙΙΙΙΙΙΙ
na stranu primara
TTT 'jX'R'Z ++++====
22
1 RnR'R T ⋅⋅⋅⋅++++====
22
1 XnX'X T ⋅⋅⋅⋅++++====
22TTT 'X'R'Z ++++====
za N1=N2 odnsno n=1
21
1 nR
"R ====
21
1 nX
"X ==== 21
2 nX
X"XT ++++====
21
2 nR
R"RT ++++====
na stranu sekundara
"jX"R"Z TTT ++++==== 22 "X"R"Z TTT ++++====
(((( ))))ϕϕϕϕϕϕϕϕΙΙΙΙ∆∆∆∆ sinXcosRU ⋅⋅⋅⋅++++⋅⋅⋅⋅==== 11
1
1
1
1
1
1
U'X
jU
'RU
'Z TTT ΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙ ++++====
2
2
2
2
2
2
U"X
jU
"RU
"Z TTT ΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙ ++++====
relativno gledano(jednake vrijednosti)
XRk juue ++++====
na primaru
na sekundaru
za oba slu čaja (smjera) vrijedi
ek
uR
uX
pad napona na primarnoj strani
ek
svaki transformator - jednaka impedanciju bez obzira na smjer gledanja
U20 - napon optere ćenog trafa
∆∆∆∆UT - prosje čno 5%
U2 - napon praznog hoda
reducirano na primarimpedancija na strani izvor
reducirano na sekundarimpedancija na strani trošila
pad napona natransformatoru
kXRT ejuuU ====++++====∆∆∆∆ pad napona na transformatoru = naponu kratkog spojaek - pri nominalnoj struji sekundara koji je u KS
U1 - do vrijednostiza ΙΙΙΙ2 nominalno
pokus kratkog spoja
(((( ))))% 100⋅⋅⋅⋅====P
Pu Cu
R
(((( ))))% 100
1UuU RR ⋅⋅⋅⋅====
(((( ))))V 1 TkR RU ⋅⋅⋅⋅==== ΙΙΙΙ(((( ))))% 22RkX ueu −−−−====
(((( ))))V 100
1221
UuUUU XRkX ⋅⋅⋅⋅====−−−−====
(((( ))))% 1001
1 ⋅⋅⋅⋅====UU
e kk
gubici = gubici u Cu
pad napona u %
prema slici
(((( ))))ΩΩΩΩΙΙΙΙΙΙΙΙ
100 1
1
1 k
R
k
RT
UuUR
⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅========
te je radnakomponenta otpora
prema slici je
a prema tome je
a induktivnakomponenta otpora
(((( ))))Ω 100
1
1
UUUX X
k
XT
⋅⋅⋅⋅========ΙΙΙΙ
transformator u kratkom spoju
kazali čni prikaza pada napona na transformatoru i utjecaj karaktera optere ćenja
prema slici je U1 > U’2 prema slici je U1 < U’2
U2’U1
(((( )))) (((( )))) (((( ))))V 2
1 21
111 ϕϕϕϕϕϕϕϕΙΙΙΙϕϕϕϕϕϕϕϕΙΙΙΙ∆∆∆∆ sinRcosX
UsinXcosRU TTTT ⋅⋅⋅⋅++++⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅++++⋅⋅⋅⋅++++⋅⋅⋅⋅====
pad napona na transformatoru uz uzete u obzir sve u tjecaje
kompliciranije a razlika oko 1% te se ne koristi
prazni hod ⇒⇒⇒⇒ magnetska slika, inducirani naponi, gubici u željezu
kratki spoj ⇒⇒⇒⇒ strujna slika, gubici u bakru
tri jednofazna
L1 (A), L2 (B), L3 (C) - namoti višeg napona
l1 (a), l2 (b), l3 (c) - namoti nižeg naponatok energije - od namota višeg prema
namotima nižeg napona
trofazni
TROFAZNI TRANSFORMATORI
Ameri čka praksa
Europska praksa
0321 ====++++++++ ΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦ
istofazno spojeni namotitrofaznog transformatora
osnovni spojevitrofaznih
transformatora
istovrsnispoj
raznovrsnispoj
naponi u fazi naponi u protufazi
“referentna” faza “protufaza”
kombiniranjeosnovnihspojevaomogu ćujerazli čitefaznepomakeizmeđuprimarnogi sekundarnognapona
označivanje faznih pomaka - grupe spojeva - po 30° me đusobnog pomaka
grupe0Dd0Yy0Dz0
grupe6Dd6Yy6Dz6
grupe5Dy5Yd5Yz5
grupe11Dy11Yd11Yz11
PARALELNI RAD TRANSFORMATORA paralelno napajanje mreže
jednak n ; jednaka grupa spojeva (istofaznost)
mala razlika u snazi (izuzetak - uskla đenost napona kratkog spoja)
≈≈≈≈ naponi kratkog spoja ( ∆∆∆∆<10%)
strujno optere ćenje je
2
1
2
1
k
k
ZZ====
ΙΙΙΙΙΙΙΙ impedancije
pri KS
zbog toga što je
n
knk U
Ze
⋅⋅⋅⋅====ΙΙΙΙ
možemo izra čunati impedancije kratkog spoja 11
11 k
n
nk e
UZ ⋅⋅⋅⋅====
ΙΙΙΙ
prema tome je 12
21
2
1
kn
kn
ePeP
⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====
ΙΙΙΙΙΙΙΙ
i stvarno optere čenje 212
2
1
1 1:
1:
kknn eePP
PP ====
22
22 k
n
nk e
UZ ⋅⋅⋅⋅====
ΙΙΙΙ
1
2
2
2
1
1
k
k
nn ee
: ====ΙΙΙΙΙΙΙΙ
ΙΙΙΙΙΙΙΙ
ili
(((( ))))kikk
n
i e.....eePP ========∑∑∑∑==== 211
za u VA ili kVA ili MVA
GUBICI TRANSFORMATORA
u željezu (magnetizacija, histereza, vrtložne struje) u bakru (omski otpor)(((( )))) (((( ))))W/kg 261 ÷÷÷÷⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅==== ,
hh BfkP
(((( ))))kgW 22 bBfkP vv ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====
2BKP )Fe(g ⋅⋅⋅⋅≈≈≈≈
za jednofazni trafo
za trofazni trafo
željezo - zbog B2 za ↓↓↓↓ gubitke ↑↑↑↑ presjek jezgre →→→→ teži i skuplji transformator
(((( )))) Tg RPCu
⋅⋅⋅⋅==== 21ΙΙΙΙ
(((( )))) Tg RPCu
⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅==== 213 ΙΙΙΙ
bakar - zbog ΙΙΙΙ 2 za ↓↓↓↓ gubitke ↑↑↑↑ presjek namota →→→→ teži i skuplji transformator
kh - koeficijent ovisi o kvaliteti materijala - površinihistereze (od 0,01 do 0,02)
1,6 -2 - eksponent ovisan i indukciji (niže 1,6, viš e do 2)f - frekvencija u HzB - magnetska indukcija u T
kh - koeficijent ovisi o kvaliteti materijala(od 0,015 do 0,025)
f - frekvencija u HzB - magnetska indukcija u Td - debljina lima u mm
ΙΙΙΙ1 - struja svitka višeg naponaRT - radna komponenta
impedancije transformatora
CuFe ggn
n
PPcosPcosP
++++++++⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====
ϕϕϕϕϕϕϕϕηηηη uz
nPP
x ==== i stalan cos ϕϕϕϕ (((( ))))2
konstanta
xPP
kP
nCuCu
Fe
gg
g
⋅⋅⋅⋅====
====
CuFe gg PP ==== uvjet za ηηηηmax
ovisnost ηηηηo optere ćenju
1,0
MJERNI TRANSFORMATORI
naponski strujni
linearni prijenos mjernog podatka
linearni diokarakteristikemagnetiziranja
točnost ↑↑↑↑ akooptere ćenje ↓↓↓↓
režimpraznoghoda
za određenusnagu u VA
linearni diokarakteristikemagnetiziranja
točnost ↑↑↑↑ akooptere ćenje ↑↑↑↑
režimkratkogspoja
za određenusnagu u VA
Ft (faktor to čnosti)< 5 to čni i osjetljivi instrumentiFt < 10 pogonska mjerenja Ft > 10 zaštitni releji
1
2
II
mogu ćnostpreoptere ćenja(KS i zasi ćenje uzgrešku ≤ 10%)
TRANSFORMATORI POSEBNE NAMJENE (IZVEDBE)
transformiranje (prilago đavanje) impedancije
transformiranje malih snaga
prigušnice
trajni rad u praznom hodui kratkom spoju (zavarivanje)
snaga transformacijesnaga jezgretipska snaga
TRANSFORMATOR U ŠTEDNOM SPOJU (AUTOTRANSFORMATOR)
212121 U)()UU(PT ⋅⋅⋅⋅−−−−≈≈≈≈⋅⋅⋅⋅−−−−==== ΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙ
211
2 za 1 UU)UU
(PPT >>>>−−−−====
PP,UU
T →→→→→→→→ slijedi 0 je kada1
2
0P slijedi 1 je kada T1
2 →→→→→→→→ ,UU
ekonomski zanimljivo
Zabranjena uporaba ako mreže moraju biti galvanski odvojene (PEX)
REGULACIJSKI TRANSFORMATOR
mogu raditi pri promjenjivim uvjetima napona mreže
obični trafo ima na primaru izvode s ± 4 do 5% za prila gođavanje u beznaponskom stanju
regulacijski trafo - prilago đavanje uz optere ćenje (kod elektrodistribucijskih mreža)
za snage > od 20 MVA
IZVEDBA TRANSFORMATORA
aktivni dijelovi - jezgra i namoti
jezgra
- što manji magnetskiotpor (magnetskiusmjereni limovi)
- što bolje iskorištenjeprostora
namoti
po slojevima
više kombinacija naponaserijskim i paralelni spajanjem
koncentri čno
bolja naponska odvojenostod jezgre
provodni izolatorimedij za hla đenjekotao
neaktivni dijelovi• kotao• medij za hla đenje• zaštitni dijelovi• provodni izolatori
Bucholzov relej
rudni čka izvedba
zrak
zrak
zaštita od požara
luk - otrovni plinovi
mineralno ulje
sintetsko ulje
ulje