Шкала стандартной мощности силового трансформатора

Электрика
Содержание
  1. Понятие номинальной мощности трансформатора
  2. Простой расчет понижающего трансформатора.
  3. Трехфазные двухобмоточные трансформаторы 330 кВ
  4. Выбор измерительных трансформаторов тока — основные характеристики
  5. Коэффициент трансформации
  6. Номинальный ток
  7. Расчетная мощность трансформаторов тока
  8. Классы точности
  9. Измерительные трансформаторы и защитные трансформаторы
  10. Стандартные размеры шин для трансформаторов
  11. Текст ГОСТ 9680-77 Трансформаторы силовые мощностью 0,01 кВ·А и более. Ряд номинальных мощностей
  12. Стандартные ряды номинальных токов и напряжений
  13. В чем измеряется и указывается
  14. Группы и схемы соединений
  15. Трехфазные двухобмоточные трансформаторы 220 кВ
  16. 6.1.3. Расчет основных параметров трехфазного трансформатора
  17. Выбор числа и мощности трансформаторов: принципы и правила
  18. Шкала стандартных мощностей силовых трансформаторов
  19. Учебные материалы
  20. Принцип работы
  21. ГОСТ 9680-77 Трансформаторы силовые мощностью 0,01 кВ x А и более. Ряд номинальных мощностей
  22. Как рассчитать мощность резистора в схеме
  23. Пример выбора трансформатора
  24. Выбор по конструктивному исполнению

Понятие номинальной мощности трансформатора

Номинальная мощность трансформатора — это полная мощность, на которую устройство рассчитано производителем. То есть напряжение, которое трансформатор может выдержать без перерыва в течение всего срока службы.

Заводы гарантируют сервис от 20 до 25 лет.

Этот показатель всегда связан с рабочей температурой: насколько допускается нагрев обмоток и при каких условиях устройство охлаждается. При разной мощности обмоток трансформатора номинальная считается наибольшей. В основном в трансформаторах устанавливается масляное охлаждение, которое напрямую зависит от температуры окружающей среды.

Понятие номинальной мощности трансформатора

Так как погодные условия постоянно меняются, то наивысший нагрев обмоток при максимальном нагреве воздуха считается верхним пределом возможного для безопасности среднего температурного сопротивления.

Для устройств с другим типом охлаждения номинальные температурные режимы прописываются в паспорте производителя.

Помимо номинальной, существует типовая мощность трансформатора, которая рассчитывается как сумма нагрузок на все обмотки, деленная на два. А максимальная нагрузка на обмотки рассчитывается как произведение наибольшего значения тока и максимально допустимого напряжения этого участка цепи.

Понятие номинальной мощности трансформатора

Простой расчет понижающего трансформатора.

Магнитопровод низкочастотного трансформатора состоит из стальных пластин. Использование пластин вместо монолитного сердечника снижает вихревые токи, что повышает КПД и снижает нагрев.

Простой расчет понижающего трансформатора.

Магнитопроводы 1, 2 или 3 типа получают штамповкой. Магнитопроводы типа 4, 5 или 6 получают путем намотки стальной ленты на шаблон, а затем магнитопроводы типа 4 и 5 разрезают пополам.

Магнитные цепи бывают:

1, 4 — бронированный, 2, 5 — стержневой, 6, 7 — кольцевой.

Для определения сечения магнитопровода нужно перемножить размеры «А» и «В». Для расчетов в этой статье используется размер сечения в сантиметрах.

Трансформаторы с витыми стержнями поз.1 и бронированными поз.2 магнитопроводами.

Трансформаторы со штампованным кожухом поз.1 и стержневыми поз.2 магнитопроводами.

Трансформаторы с витыми кольцевыми магнитопроводами.

Полную мощность трансформатора можно приблизительно определить по сечению магнитопровода. Правда погрешность может быть до 50%, и связано это с рядом факторов. Суммарный эффект напрямую зависит от конструктивных особенностей магнитопровода, качества и толщины используемой стали, размера окна, величины индукции, сечения провода обмотки и даже качества изоляции между отдельными пластинами.

Чем дешевле трансформатор, тем ниже его относительная суммарная мощность. Конечно, можно путем экспериментов и расчетов с высокой точностью определить максимальную мощность трансформатора, но особого смысла в этом нет, так как при производстве трансформатора все это уже учтено и учтено отражается в числе витков первичной обмотки. Так что при определении усилия можно ориентироваться по площади поперечного сечения набора пластин, проходящих через раму или рамы, если их две.

Где:
П — мощность в ваттах,
Б – индукция в Тесла,
С — сечение в см²,
1,69 — постоянный коэффициент.

Сначала определяем сечение, для чего перемножаем размеры А и В.

Затем подставляем в формулу размер сечения и получаем усилие. Я выбрал индукцию 1,5Тс, так как у меня бронированный витой магнитопровод.

Если необходимо определить требуемую площадь поперечного сечения магнитопровода по известной силе, можно использовать следующую формулу:

Необходимо рассчитать сечение бронированного штампованного магнитопровода для изготовления трансформатора мощностью 50 ватт.

Размер индукции можно увидеть в таблице. Не следует использовать максимальные значения индуктивности, так как они могут сильно различаться для магнитопроводов разного качества.

Максимальные приблизительные значения индукции.

Простой расчет понижающего трансформатора.

КАК РАСЧЕТ ПОВЫШАЮЩЕГО ТРАНСФОРМАТОРА.

В домашнем хозяйстве может возникнуть необходимость в оборудовании освещения во влажных помещениях: подвале или погребе и т п. Эти помещения имеют повышенный риск поражения электрическим током.

В этих случаях следует использовать электрооборудование, рассчитанное на пониженное напряжение питания, не более 42 вольт. Можно использовать электрический фонарик на батарейках или использовать понижающий трансформатор с 220 вольт на 36 вольт .

В качестве примера рассчитаем и изготовим однофазный силовой трансформатор 220/36 вольт. Для освещения таких помещений подойдет лампочка на 36 вольт и мощностью 25 – 60 ватт. Такие лампочки с цоколем под стандартный патрон продаются в магазинах электротоваров.

Трехфазные двухобмоточные трансформаторы 330 кВ

Таблица 5.19

Тип Сном, НДС Нормативные ограничения Данные каталога Расчетные данные
Unom обмоток, кВ ик, % Рк, кВт Прием,

кВт

IX, % R, Ом Хт, Ом Qx,

каждый

ВН ЧЧ
ТРДНС-ФОООО/330 40 +8×1,5 % 330 6,3-6,3, 6,3-10,5; 10,5-10,5 одиннадцать 180 80 1,4 12.3 299 560
ТРЦН-63000/330 63 +8×1,5 % 330 6,3-6,3; 6,3-10,5; 10,5-10,5 одиннадцать 265 120 0,7 7.3 190 441
ВМТ-125000/330 125 347 10,5; 13,8 одиннадцать 360 145 0,5 2,78 106 625
ТДЦ-200000/330 200 347 13,8; 15,75; 18 одиннадцать 560 220 0,45 1,68 66,2 900
ТДЦ-250000/330 250 347 13,8; 15,75 одиннадцать 605 240 0,45 1,2 52,9 1125
ТЦС-400000/330, ТДЦ-400000/330 400 347 15,75; 20 одиннадцать 810 365 0,4 0,6 33 1600
ТС-630000/330 630 347 15,75; 20; 24 одиннадцать 1300 405 0,35 0,4 21 2205
ТС-1000000/330 1000 347 24 11,5 2200 480 0,4 0,26 13.2 4000
ТС-1250000/330 1250 347 24 четырнадцать 2300 750 0,75 0,2 10,6 5375

Выбор измерительных трансформаторов тока — основные характеристики

В статье описаны основные параметры трансформаторов тока.

Коэффициент трансформации

Номинальный коэффициент трансформации представляет собой отношение номинального тока первичной обмотки к номинальному току вторичной обмотки и указывается на заводской табличке в виде неправильной дроби.

Наиболее распространены измерительные трансформаторы х/5 А, большинство измерительных приборов имеют более высокий класс точности на 5 А. По техническим и прежде всего экономическим причинам рекомендуется использовать трансформаторы х/1 А с длинными измерительными линиями Потери проводимости в 1-А трансформаторах составляют лишь 4% потерь в трансформаторах на 5 А. Но в этом случае средства измерений обычно имеют меньший класс точности.

Номинальный ток

Номинальный или номинальный ток (ранее использовавшееся название) — это паспортное значение первичного и вторичного тока (первичный номинальный ток, вторичный номинальный ток), на которые рассчитан трансформатор. Номинальные токи (кроме классов 0,2 S и 0,5 S) равны 10 — 12,5 — 15 — 20 — 25 — 30 — 40 — 50 — 60 — 75 А, а также числа, полученные из этих значений путем умножения на кратно десяти.

Номинальные вторичные токи 1 и 5 А, предпочтительно 5 А.

Нормированные номинальные токи для классов 0,2 S и 0,5 S составляют 25 — 50 — 100 А, а также цифры, полученные из этих значений путем умножения на кратное десяти, вторичного тока (только) 5 А.

Правильный выбор номинального тока первичной обмотки очень важен для точности измерения. Рекомендуется отношение как можно ближе к измеренному/определенному току (In.

Пример: In = 1154 А; выбранное соотношение = 1250/5.

Номинальный ток можно определить, исходя из следующих предположений:

  • Номинальный ток измерительного трансформатора, умноженный на 1,1 (трансформатор с ближайшей характеристикой)
  • Предохранитель (номинальный ток предохранителя = номинальный ток трансформатора) на измеряемую часть установки (главные распределительные щиты низкого напряжения, распределительный шкаф)
  • Фактический номинальный ток, умноженный на 1,2 (этот метод следует использовать, если фактический ток значительно ниже номинала трансформатора или предохранителя)

Нежелательно применять трансформаторы со слишком высокими расчетными значениями, так как в этом случае точность измерения может сильно снизиться при относительно малых токах (по сравнению с номинальным первичным током).

Расчетная мощность трансформаторов тока

Номинальная мощность трансформатора тока является результатом нагрузки на стороне счетчика и квадранта вторичного номинального тока и измеряется в ВА. Нормированные значения составляют 2,5 — 5 — 10 — 15 — 30 ВА. Вы также можете выбрать значения выше 30 ВА в зависимости от применения. Номинальная мощность описывает способность трансформатора пропускать вторичный ток с допустимой погрешностью через нагрузку.

При выборе подходящей мощности необходимо учитывать следующие параметры: потребляемая мощность для измерительных приборов (при последовательном соединении…), длина кабеля, сечение кабеля. Чем больше длина кабеля и меньше сечение, тем больше потери в питающей линии, т.е номинальная мощность трансформатора должна иметь подходящее значение.

Ток к потребителям должен быть близок к расчетной мощности трансформатора. Очень низкая мощность потребителя (малая нагрузка) увеличивает величину тока нагрузки, поэтому измерительные приборы могут быть недостаточно защищены от коротких замыканий. Слишком большая мощность потребителя (высокая нагрузка) отрицательно сказывается на точности.

Расчет трансформатора тока малой мощности

Часто в системе уже есть трансформаторы тока, которые можно использовать при установке нового счетчика. При этом необходимо учитывать номинальную мощность трансформатора: достаточно ли ее для дополнительных измерительных приборов?

Классы точности

В зависимости от точности трансформаторы тока делятся на классы. Стандартные классы точности: 0,1; 0,2; 0,5; один; 3; 5; 0,1 с; 0,2 с; 0,5 S. Код класса соответствует текущей кривой ошибки и угловой ошибке.

Классы точности трансформаторов тока зависят от измеренного значения. Если трансформаторы тока работают с малым током по сравнению с номинальным током, точность измерения значительно снижается. В таблице ниже приведены предельные значения погрешности с учетом значений номинального тока:

Класс точности трансформаторов тока

Для комбинированных измерительных приборов рекомендуется применять трансформаторы тока одного класса точности.

Трансформаторы тока с более низким классом точности приводят к снижению точности измерения всей системы — трансформатор тока + измерительный блок, которая в данном случае определяется классом точности трансформатора тока.

Однако применение трансформаторов тока с меньшей точностью измерения, чем в измерительном приборе, возможно с технической точки зрения.

Кривая отказа трансформатора тока

Кривая отказа трансформатора тока

Измерительные трансформаторы и защитные трансформаторы

В то время как измерительные трансформаторы должны насыщаться как можно быстрее после превышения диапазона потребляемого тока (выраженного коэффициентом тока нагрузки FS), чтобы предотвратить увеличение вторичного тока в случае неисправности (например, короткого замыкания) и, таким образом, защитить подключенные устройств, защитные трансформаторы должны занять много времени, чтобы не насыщаться.

Защитные трансформаторы используются для защиты установки в сочетании с подходящими коммутационными блоками.

Стандартные классы точности для безопасных трансформаторов – 5P и 10P. «П» означает «защита» — «защита». Номинальная кратность тока нагрузки указывается (в %) после указания класса защиты. Например, 10Р5 означает, что при пятикратном номинальном токе отрицательное отклонение на стороне вторичного тока от ожидаемого значения по коэффициенту трансформации (линейному) составляет не более 10 % от ожидаемого значения.

Для комбинированных счетчиков настоятельно рекомендуется использовать измерительные трансформаторы.

Стандартные размеры шин для трансформаторов

Раздельные трансформаторы тока представлены в общем каталоге.

Текст ГОСТ 9680-77 Трансформаторы силовые мощностью 0,01 кВ·А и более. Ряд номинальных мощностей

Стандартные ряды номинальных токов и напряжений

ЛЭП ТЭЭ ТЭЦ

Значения номинальных напряжений на зажимах электросоединяемых изделий, в том числе электрических машин, определяются ГОСТ 23366-78. Требования настоящего ГОСТ не распространяются на цепи, замкнутые внутри электрических машин; на цепях, не характеризующихся фиксированными значениями напряжения, например, на внутренних цепях тока электростанций с регулированием частоты вращения двигателя, а также на цепях устройств компенсации реактивной мощности, защиты, управления, измерений, на электродах элементов и батарей. Номера ГОСТ (СТ СЭВ)

ГОСТ 12.1.009-76 ГОСТ 721-77 (СТ СЭВ 779-77)

ГОСТ 1494-77 (СТ СЭВ 3231-81) ГОСТ 6697-83 (СТ СЭВ 3687-82)

ГОСТ 6962-75

ГОСТ 8865-70 (СТ СЭВ 782-77)

ГОСТ 13109-67 ГОСТ 15543-70

ГОСТ 15963-79 ГОСТ 17412-72 ГОСТ 17516-72 ГОСТ 18311-80 ГОСТ 19348-82

ГОСТ 19880-74 ГОСТ 21128-83

ГОСТ 22782.0-81 (СТ СЭВ 3141-81) ГОСТ 23216-78

ГОСТ 23366-78 ГОСТ 24682-81 ГОСТ 24683-81

ГОСТ 24754-81 (СТ СЭВ 2310-80)

Ограничительными по отношению к ГОСТ 23366- 78 и сформировать с ним простой набор стандартов.

ГОСТ 23366-78 устанавливает следующие номинальные значения напряжения для изделий — потребителей, источников и преобразователей электрической энергии.

Номинальные напряжения потребителей:

основной диапазон напряжений постоянного и переменного тока, В: 0,6; 1,2; 2,4; 6; 9; 12; 27; 40; 60; 110; 220; 380; 660; 1140; 3000; 6000; 10000; 20 000; 35000;

вспомогательный диапазон по переменному напряжению, В:

1,5; 5; пятнадцать; 24; 80; 2000 г.; 3500; 15000; 25000;

вспомогательный диапазон для постоянного напряжения, В:

0,25; 0,4; 1,5; 2; 3; четыре; 5; пятнадцать; 20; 24; 48; 54; 80; 100; 150; 200; 250; 300; 400; 440; 600; 800; 1000; 1500; 2000 г.; 2500; 4000; 5000; 8000; 12000; 25000; 30 000; 40 000.

Номинальные напряжения для источников питания и преобразователей переменного тока, В:

6, 12; 28,5; 42; 62; 115; 120; 208; 230; 400; 690; 1200; 3150; 6300; 10500; 13 800; 15 750; 18000; 20 000; 24000; 27000; 38 500; 121000; 242000; 347000; 525 000; 787000.

Номинальные напряжения для источников и преобразователей электрической энергии постоянного тока, В:

<p>6; 9; 12; 28,5; 48; 62; 115; 230; 460; 690; 1200; 3300; 6600.

Для источников питания автомобильной техники стандарт допускает использование номинальных напряжений 7В и 14В переменного тока и 7В, 14В, 28В постоянного тока, а также 36В переменного тока частотой 400 и 1000 Гц и 57В постоянного тока для источников питания летательных аппаратов.

При коротких линиях питания стандарт допускает, чтобы номинальное напряжение источников и преобразователей было равно напряжению приемников.

Номинальные значения и допускаемые отклонения частоты для систем электроснабжения, непосредственно присоединенных к ним источников, преобразователей и приемников электрической энергии, работающих в установившемся режиме на фиксированных частотах в диапазоне от 0,1 до 10000 Гц, определяются ГОСТ 6697-83. Указанный ГОСТ устанавливает следующий основной диапазон номинальных частот источников электрической энергии, Гц:

0,1; 0,25; 0,5; 1,0; 2,5; 5,0; 10; 25; 50; 400; 1000; 10 000.

Для преобразователей и приемников электрической энергии номинальные частоты, Гц, выбирают из диапазона 0,1; 0,25; 0,5; 1,0; 2,5; 5,0; 10; 12,5; 16|; 50; 400; 1000; 2000 г.; 4000; 10 000.

Для различных специальных приводов и источников их питания, особенно для центрифуг, сепараторов, деревообрабатывающих станков, электроинструментов, безредукторных электрошпинделей, электротермического оборудования, стандарт допускает использование дополнительных частот, Гц, из диапазона 100, 150, 200 , 250, 300, 500, 600, 800, 1200, 1600, 2400, 8000.

Для авиационной техники, летательных аппаратов и средств их обслуживания допускается частота 6000 Гц.

Допустимые отклонения частоты, % от номинальной частоты, выбирают из диапазона 0,0002; 0,0005; 0,001; 0,002; 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 5,0; 10 и устанавливаются в стандартах на конкретные типы источников, преобразователей или систем электроснабжения.

Для сетей общего пользования нормы качества электрической энергии у приемников устанавливаются ГОСТ 13109-67. Стандарт устанавливает следующие показатели качества электроэнергии:

  • при питании от электрических сетей однофазным током — отклонение частоты, отклонение напряжения, размах колебаний частоты, размах колебаний напряжения, коэффициент несинусоидальности напряжения;
  • при питании от электрических сетей трехфазного тока — девиацию частоты, девиацию напряжения, размах колебаний частоты, размах изменения напряжения, коэффициент несинусоидальности, коэффициенты несимметрии напряжения и несимметрии;
  • при питании от электрических сетей постоянного тока — отклонение напряжения, диапазон изменения напряжения, коэффициент пульсации напряжения.

ЛЭП ТЭЭ ТЭЦ

Вы знали, что как бы ни боролись релятивисты, реликтовое излучение (космическое микроволновое излучение) является прямым доказательством существования эфира, абсолютной системы отсчета в пространстве, а значит, опровержением релятивизма Пуанкаре-Эйнштейна, утверждающего, что все МСФО равны, но эфира нет.

Это фоновое излучение пространства имеет свою абсолютную систему отсчета, а значит, никакого релятивизма быть не может. Подробнее читайте в FAQ по физике эфира.

В чем измеряется и указывается

Мощность трансформаторов измеряется в кВА (киловольтамперах), а не в кВт (киловаттах). Эти два показателя отличаются друг от друга и не идентичны. Первый на полной (номинальной) мощности, второй на активной. Номинальная мощность при работе расходуется не полностью, так как часть ее распределяется на электромагнитные поля в цепи, и только оставшаяся часть — это активная мощность — работает по назначению.

Нагрузка на трансформатор определяется потребляемым током, а не фактически используемой энергией. То есть кажущаяся мощность – это все напряжение, прикладываемое при работе устройства ко всем компонентам электрической цепи. Поэтому это номинальное значение дается в единицах вольт-ампер.

При эксплуатации электроприборов также учитывается коэффициент, который выражается по отношению активного к номинальному (cos phi). Этот коэффициент отражает величину фазового сдвига переменного тока относительно приложенной к нему нагрузки.

Группы и схемы соединений

Критериями выбора группы электрических соединений различных фаз обмоток между собой являются:

  1. Минимизация высших уровней гармоник в сетях. Это применимо при увеличении доли нелинейных нагрузок потребителей.
  2. При несимметричной нагрузке фаз трансформатора токи на первичные обмотки должны быть уравновешены. Это стабилизирует работу электрических сетей.
  3. При питании четырехпроводной (пятипроводной) сети трансформатор должен иметь минимальное сопротивление нулевой последовательности на токи короткого замыкания. Это облегчает защиту от замыканий на землю.

Для выполнения условий №1 и №2 одну обмотку трансформатора соединяют в звезду, когда другую — в треугольник. При питании четырехпроводных сетей оптимальным вариантом считается схема Δ/Yo. Обмотки низкого напряжения соединены звездой с вытянутым нулевым выводом, используемым в качестве PEN-проводника (нейтрального проводника).

Группы соединения обмоток трансформатора

Схема Y/Zo имеет еще лучшие характеристики, где вторичные обмотки соединены зигзагом с нулевым выходом.

Обернуть соединение

Схема Y/Yo имеет больше недостатков, чем преимуществ, и используется редко.

Читайте также: Переменный ток

Трехфазные двухобмоточные трансформаторы 220 кВ

Таблица 5.17

Тип Сном, НДС Нормативные ограничения Данные каталога Расчетные данные
Unom обмоток, кВ ик, % Рк, кВт Прием,

кВт

IX, % R, Ом Хт, Ом Qx,

каждый

ВН ЧЧ
ТРДН-40000/220 40 ±8×1,5% 230 6,6-6,6; 11-11 12 170 50 0,9 5.6 158,7 360
ТРДЦН-63000/220 (ТРДН) 63 +8×1,5% 230 6,6-6,6; 11-11 12 300 82 0,8 3,9 100,7 504
ТДЦ-80000/220 80 +2×2,5 % 242 6,3; 10,5; 13,8 одиннадцать 320 105 0,6 2,9 80,5 480
ТРЦН- 100 000/220 100 +8×1,5% 230 11-11; 38,5 12 360 115 0,7 1,9 63,5 700
ВМТ-125000/220 125 ±2×2,5 % 242 10,5; 13,8 одиннадцать 380 135 0,5 1,4 51,5 625
ТРДЦН-160000/220 160 ±8×1,5% 230 11-11; 38,5 12 525 167 0,6 1,08 39,7 960
ТДЦ-200000/220 200 ±2×2,5% 242 13,8; 15,75; 18 одиннадцать 580 200 0,45 0,77 32,2 900
ТДЦ-250000/220 250 242 13,8; 15,75 одиннадцать 650 240 0,45 0,6 25,7 1125
ТДЦ-400000/220 400 242 13,8; 15,75; 20 одиннадцать 880 330 0,4 0,29 16.1 1600
ТЦ-630000/220 630 242 15,75; 20 12,5 1300 380 0,35 0,2 11,6 2205
ТС-1000000/220 1000 242 24 11,5 2200 480 0,35 0,2 6.7 3500

Заметки:

  1. Регулирование напряжения осуществляется в нейтрали ВН.
  2. Трансформаторы с разъемной обмоткой могут изготавливаться также с неразделенной обмоткой НН на напряжение 38,5 кВ.

6.1.3. Расчет основных параметров трехфазного трансформатора

Задача 2.

Трехфазный трансформатор ТС-180/10 подключается к сети напряжением 10 000 В. Используя данные, указанные в паспорте (см табл. 6.1 к заданию 1), рассчитать: фазные напряжения, если группа подключения трансформатора Y/Δ 11; фазовые и линейные зависимости преобразования; номинальные токи первичной и вторичной обмоток; активное сопротивление обмоток, если мощности первичной и вторичной обмоток равны при коротком замыкании трансформатора; напряжение вторичной обмотки при активно-индуктивной нагрузке, равное 75 % от номинального (β=0,75) и cosφ2=0,9; КПД при нагрузке 50% (β=0,5) от номинальной и cosφ2=0,8.

Решение. У трансформатора ТС-180/10 первичная обмотка соединена в звезду, а вторичная в треугольник, так что фазные напряжения равны:

Коэффициенты фазового и линейного превращения соответственно равны:

<p>; .Номинальные токи первичной и вторичной обмоток определяются по формуле для номинальной мощности трансформатора:

<p>. ; .Находим активные сопротивления обмоток R1 и R2 с учетом того, что в каждой обмотке трансформатора по три фазы и ток короткого замыкания Iк равен номинальному току I1н:

<p>.

Напряжение на вторичной обмотке нагруженного трехфазного трансформатора определяется так же, как и в упражнении 1:

куда: <p>; . В свою очередь, Sn – мощность всех трех фаз, а Pk – потери мощности в фазах, указанные в паспорте.

Выбор числа и мощности трансформаторов: принципы и правила

Шкала стандартных мощностей силовых трансформаторов

На территории России используются единые весы со стандартными емкостями. Он разделен на две ступени: 1,35 и 1,6, каждая из которых включает ряд значений, представленных в таблице ниже.

Шаг 1,35 в кВА Шаг 1.6 в кВА
100 100
135 160
180 250
240 400
320 630
420 1000
560 1600

В настоящее время заводы выпускают трансформаторные подстанции (ТС), с шагом мощности 1,6. Шаговая шкала 1,35 уже не используется в производстве, но старые установки, выпускавшиеся в советское время, проектировались именно в такой шкале. В то же время исследования определили более старые устройства как более выгодные, так как они могут работать на полную мощность, в отличие от современных устройств.

При выборе разных типов устройств учитывают, что они должны быть максимально близки по наибольшему показателю нагрузки в нормальном режиме и максимальному напряжению в аварийном.

При выборе трансформаторов для промышленного производства важно учитывать количество для рационального распределения электроэнергии и их типовую мощность при определенной номинальной нагрузке.

силовой трансформатор

Учебные материалы

Однофазный трансформатор имеет замкнутый ферромагнитный сердечник, на котором намотаны первичная и вторичная обмотки с числом витков W1 и W2.

Для уменьшения вихревых токов ферромагнитный сердечник набирают из отдельных пластин электротрансформаторной стали толщиной 0,35 или 0,5 мм.

На схеме трансформатора приняты условно положительные направления всех величин, характеризующих электромагнитные процессы в трансформаторе, исходя из предположения, что первичная обмотка трансформатора является приемником электрической энергии, а вторичная — источником.

ферромагнитный сердечник

Работа трансформатора основана на законе электромагнитной индукции. При подключении первичной обмотки к источнику переменного тока в витках этой обмотки протекает переменный ток I1, который создает в сердечнике (магнитопроводе) переменный магнитный поток. Замыкание в сердечнике соединяет этот поток с первичной и вторичной обмотками и индуцирует в них ЭДС, пропорциональную числу витков W:

В первичной обмотке ЭДС самоиндукции

во вторичной обмотке ЭДС взаимной индукции

При подключении нагрузки Zn к зажимам вторичной обмотки трансформатора под действием ЭДС в обмотке потечет ток I2, а на зажимах установится напряжение U2.

Обмотка трансформатора, подключенного к сети более высокого напряжения, называется обмоткой более высокого напряжения (ВН). Обмотка, подключенная к сети более низкого напряжения, называется обмоткой низкого напряжения (НН).

Коэффициент трансформации К трансформатора представляет собой отношение между ЭДС обмотки ВН (число витков Wвн) и ЭДС обмотки НН (число витков Wнн):

Трансформаторы обладают свойством обратимости, то есть один и тот же трансформатор можно использовать как повышающий и понижающий.

Трансформатор представляет собой устройство переменного тока и не работает от постоянного тока, так как постоянный ток, протекающий через первичную обмотку, создает постоянный магнитный поток. В соответствии с законом электромагнитной индукции ток должен изменяться как по величине, так и по направлению.

В режиме нагрузки трансформатора первичные и вторичные токи I1, I2, помимо основного магнитного потока Fo, создают магнитные потоки рассеяния Фσ1 и Фσ2, влияние которых определяет наличие индуктивных сопротивлений первичной и вторичной обмоток трансформатора Х1 и Х2.

Активное и полное сопротивления первичной обмотки трансформатора обозначены R1 и Z1, а вторичной — R2 и Z2.

Работа трансформатора в общем случае описывается системой уравнений:

где I0 — ток холостого хода.

Уравнения (1) и (2) — уравнения равновесия ЭДС первичной и вторичной обмоток, уравнение (3) — уравнение равновесия намагничивающих сил (I⋅Вт) трансформатора. Намагничивающая (магнитодвижущая) сила есть произведение силы тока на число витков обмотки.

После выполнения преобразований в уравнении (3) получим:

Из уравнения (4) следует, что ток I1 в первичную обмотку трансформатора можно рассматривать как состоящий из двух составляющих: одна составляющая I0 определяет основной магнитный поток Ф0, а другая составляющая компенсирует размагничивающее действие тока I2 на вторичную обмотку. Из вышеизложенного следует, что магнитный поток в трансформаторе не зависит от тока нагрузки и пропорционален приложенному напряжению.

Если пренебречь током холостого хода I0 (несколько процентов от I1) трансформатора, протекающим через первичную обмотку (при разомкнутой вторичной обмотке), то можно считать токи в обмотках трансформатора обратно пропорциональными числу витков.

Возможны следующие режимы работы трансформатора:

  1. режим сна;
  2. режим короткого замыкания (аварийный режим и опыт короткого замыкания);
  3. режим загрузки.

В дежурном режиме трансформатор работает с разомкнутой вторичной обмоткой.

В этом случае существуют следующие отношения:

I2 = 0; I1 = I0 (ток холостого хода); У2 = Е2

Мощность холостого хода Р0, потребляемая трансформатором из сети, в основном определяется потерями в стали Рк сердечника.

P0≈Pc (составляет 1-2% от номинальной мощности)

Потери в стали складываются из потерь на перемагничивание ферромагнитного материала в сердечнике и потерь на вихревые токи, которые индуцируются в сердечнике в соответствии с законом электромагнитной индукции. Для уменьшения потерь на вихревые токи сердечник выполнен из тонких пластин (0,3-0,5 мм), изолированных друг от друга.

Проведен опыт работы трансформатора на холостом ходу для определения коэффициента трансформации К и мощности электрических потерь в стали сердечника.

Опыт короткого замыкания трансформатора проводят для определения мощности электрических потерь в обмотках трансформатора (потери в меди Rm). При проведении испытания на КЗ вторичную обмотку трансформатора замыкают накоротко, а к первичной обмотке прикладывают пониженное напряжение U1К, составляющее 5-10 % от номинального напряжения. В ходе эксперимента контролируют токи в обмотках трансформатора и опыт прекращают, когда токи в обмотках достигают номинальных значений.

Паспортные данные трансформатора содержат ток холостого хода в процентах от номинального значения, потери мощности в обмотках и напряжение при испытании на короткое замыкание, выраженное в процентах от номинального значения.

Нагрузочным режимом трансформатора является такой режим работы, когда вторичная обмотка подключена к нагрузочному сопротивлению Zn.

Ток Р1, потребляемый трансформатором от сети в режиме нагрузки, определяется по формуле:

Р1 = Р2 + ΣР = Р2 + Р0 + Рм,

где Р2 — мощность нагрузки;

ΣP — общие потери трансформатора (в стали и меди).

КПД трансформатора

имеет максимальное значение при равенстве потерь в нитях обмоток и потерь в стали сердечника

P0=Рм.

Трансформатор рассчитан так, что ηmax имеет место при наиболее вероятной нагрузке компонента (0,5 — 0,75) P2ном..

Для трансформатора, работающего под нагрузкой, вторичное напряжение U2 отличается от напряжения холостого хода U20 на величину падения напряжения на импедансе вторичной обмотки, что называется изменением напряжения трансформатора

Для трансформаторов, выпускаемых промышленностью, значение ΔU составляет 6-8 % от U2 ном. (вторичное номинальное напряжение). Полезно знать, что по напряжению короткого замыкания U1к, полученному при испытании на КЗ, можно судить об отклонении напряжения вторичной обмотки трансформатора от его номинального значения при номинальном токе (нагрузке).

Изменение напряжения в трансформаторе зависит не только от значений токов первичной и вторичной обмоток I1 и I2, но и от вида нагрузки (активная, индуктивная или емкостная).

Внешней характеристикой трансформатора является зависимость напряжения вторичной обмотки U2 от протекающего через нее тока I2, U2=f(I2).

Векторная диаграмма трансформатора строится на основе уравнений равновесия ЭДС первичной и вторичной обмоток и уравнения равновесия сил намагничивания трансформатора (уравнения 1, 2, 3).

Принцип работы

Работа СТ осуществляется по законам электротехники. ST ничем не отличается от обычного трансформатора. Ток, протекающий в первичной обмотке, изменяется во временном диапазоне с гармониками. Он создает мощный поток магнитных полей в магнитопроводах. Индукция пронизывает витки вторичной обмотки, создается электродвижущая сила.

Принцип работы трансформатора
Принцип работы трансформатора

Нагрузки снимаются с вводов вторичной обмотки на крыше трансформатора. Текущие параметры вторичной обмотки не поддерживаются выше расчетного значения. В таком состоянии электростанции работают несколько месяцев, долго. 1 Низкоамплитудный потенциал (6 — 10 кВ) преобразует электроэнергию в высокоамплитудный класс (35, 110, 220, 500, 1100 кВ).

В рабочем режиме СТ подключается к сборным шинам распределительного устройства, ЛЭП к нагрузке потребителей энергии. Без отбора мощности происходит увеличение частоты электрического тока. ТТ, работающие в группе, разгружены, близки к режиму холостого хода. При приеме тока потребителями частота электрического тока падает, трансформатор нагружается на 100 — 140 % мощности.

При стабилизации частоты 50+(0,5-1%) силовые установки переводятся на устойчивый номинальный режим работы. В период испытаний кратковременно включается для режимов короткого замыкания. Проверяется 99,99% электрических характеристик устройства, корректируются режимы работы.

Режим короткого замыкания
Режим короткого замыкания

Трансформаторы бывают повышающие и понижающие, для определения этого нужно узнать коэффициент трансформации, с его помощью можно узнать какой именно трансформатор. Если коэффициент меньше 1, то трансформатор повышающий (это можно определить и по значениям, если во вторичной обмотке больше, чем в первичной, то такой повышающий) и наоборот, если К>1, то понижающий (если в первичной обмотке меньше витков, чем во вторичной).

Формула расчета коэффициента трансформации

куда:

  • U1 и U2 — напряжения ВН и НН,
  • N1 и N2 — количество витков в первичной и вторичной обмотках,
  • I1 и I2 — ток в первичной и вторичной обмотках.

ГОСТ 9680-77 Трансформаторы силовые мощностью 0,01 кВ x А и более. Ряд номинальных мощностей

ГОСТ 9680-77 Группа Е64

ГОССТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СИЛОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ МОЩНОСТЬЮ 0,01 кВА И БОЛЕЕ

Диапазон номинальной мощности

Силовые трансформаторы от 0,01 кВА и выше. Серия с силовыми фигурами

Дата введения 1979-01-01

РАЗРАБОТАН Всесоюзным научно-исследовательским, конструкторским и технологическим институтом трансформаторостроения (ВИТ)

Директор И.Д. Воеводин

Ведущий темы Л.И.Винтюк

Художник В.Н.Красильников

ПО Инициативе Министерства электротехнической промышленности

Заместитель министра Ю.А. Никитин

ПОДГОТОВЛЕНО НА УТВЕРЖДЕНИЕ Всесоюзным научно-исследовательским институтом нормирования в машиностроении (ВНИИНМАШ)

Директор В.А. Грешников

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ЭКСПЛУАТАЦИЮ Постановлением Государственного комитета по стандартам Совета Министров СССР от 27 октября 1977 г. N 2511

ВМЕСТО ГОСТ 9680-61

1. Настоящий стандарт распространяется на трехфазные и однофазные силовые трансформаторы и автотрансформаторы мощностью 0,01 кВА и выше, в том числе трансформаторы, предназначенные для экспорта, и устанавливает для них диапазон номинальных мощностей.

Настоящий стандарт не распространяется на трансформаторы для питания радио- и электронных устройств, трансформаторы для питания бытовых электроприборов и измерительные трансформаторы, но для этих трансформаторов по возможности рекомендуется соблюдать требования, установленные настоящим стандартом.

Термины, используемые в настоящем стандарте, соответствуют ГОСТ 16110-70 и ГОСТ 19294-73.

Стандарт в части регулирования номинальной мощности соответствует публикации МЭК N 76-1 (1976) и рекомендациям СЭВ по стандартизации ПК 676-66 и ПК 2592-70.

2. Номинальную мощность трехфазных трансформаторов необходимо выбирать из следующего диапазона кВА:

0,010 0,100 1,00 10,0 100 1000 10 000 100 000 1000000
(0,012) (0,125) (1,25) (12,5) (125) (1250) (12500) 125 000 1250000
0,016 0,160 1,60 16,0 160 1600 16000 160 000 1600000
(0,020) (0,200) (2,00) (20,0) (200) (2000) (20 000) 200 000 2000000
0,025 0,250 2,50 25,0 250 2500 25000 250 000 2500000
320 3200 32000
(0,032) (0,315) (3.15) (31,5) (315) (3150) (31500) (315 000) 3150000
0,040 0,400 4:00 утра 40,0 400 4000 40 000 400 000 4000000
(0,050) (0,500) (5.00) (50,0) (500) (5000) (50 000) 500 000 5000000
0,063 0,630 6.30 63,0 630 6300 63000 630 000 6300000
(0,080) (0,800) (8.00) (80,0) (800) (8000) 80 000 800 000 8000000

Примечание. Номиналы, указанные в скобках, принимаются только для специальных трехфазных трансформаторов и трансформаторов, предназначенных для экспорта.

3. Номинальная мощность однофазных трансформаторов, предназначенных для работы в трехфазной группе, должна составлять одну треть номинальной мощности, указанной в пункте 2. Для однофазных трансформаторов, не предназначенных для такого применения, следует принимать номинальные мощности как для трехфазного.

4. Для трансформаторов, работающих в агрегате с генераторами мощностью более 160 000 кВА, допускается по согласованию между потребителем и изготовителем устанавливать мощность, отклоняющуюся от указанной в пункте 2.

Как рассчитать мощность резистора в схеме

Для расчета мощности резисторов в цепи кроме сопротивления (R) нужно знать силу тока (I). На основании этих данных можно рассчитать мощность. Формула распространена: P = I² * R. Умножьте квадрат силы тока на сопротивление. Подставляем ток в амперах, сопротивление в омах.

Если значение написано в килоомах (кОм) или мегаомах (мОм), переводим в омы. Это важно, иначе номер будет неверным.

Схема последовательного соединения резисторов

Например, рассмотрим схему на рисунке выше. Последовательное соединение резисторов характеризуется тем, что через каждый отдельный резистор в цепи проходит один и тот же ток. Так что мощность резисторов будет одинаковой. Соединённые последовательно резисторы просто складываются: 200 Ом + 100 Ом + 51 Ом + 39 Ом = 390 Ом. Рассчитываем ток по формуле: I = U/R. Подставляем данные: I = 100 В/390 Ом = 0,256 А.

По расчетным данным определяем суммарную мощность резисторов: P = 0,256² * 390 Ом = 25,549 Вт. Таким же образом вычисляют мощность каждого из резисторов. Для примера посчитаем мощность резистора R2 в схеме. Мы знаем поток, его значение тоже. Получаем: 0,256А² * 100 Ом = 6,55 Вт. То есть мощность этого резистора должна быть не менее 7 Вт. Меньшую мощность брать точно не стоит — быстро сгорит. Если конструкция прибора это позволяет, можно поставить резистор большей мощности, например 10 Вт.

Есть резисторы серии МЛТ, где эффект отвода тепла указан сразу после названия серии без всяких букв. В данном случае МЛТ-2 означает, что мощность данного экземпляра 2 Вт, а номинал 6,8 кОм.

В случае параллельного подключения расчет такой же. Нужно только правильно рассчитать ток, но это тема для другой статьи. И формула расчета мощности резистора не зависит от типа соединения.

Пример выбора трансформатора

Выбрать трансформатор можно исходя из их конструкции, ориентируясь на требуемые характеристики, либо на номинальную нагрузку.

Выбор по конструктивному исполнению

Силовые трансформаторы бывают нескольких типов:

  • масляные — устанавливаются внутри или снаружи зданий, где нет опасности возгорания или взрыва веществ;
  • сухие – располагаются в пожароопасных помещениях;
  • с негорючим жидким диэлектриком – устанавливаются внутри зданий, для которых характерна высокая взрыво- и пожароопасность.
Оцените статью
Блог про технические приборы и материалы