TRANSFORMATORUL ELECTRIC

ndrumtor de laborator Maini electrice 1

2. TRANSFORMATORUL ELECTRICSuport teoreticEste o main electric care transform energia electric de anumii parametri (tensiune i curent) n energie electric de ali parametri. Transformatorul funcioneaz pe principiul induciei electromagnetice. Aceasta nseamn c el funcioneaz doar n curent alternativ. n cadrul transformrii se pstreaz aceeai frecven a tensiunii i a curentului.

n esen, un transformator const dintr-un miez de fier pe care sunt plasate dou nfurri izolate una fa de alta i fa de miezul de fier. nfurarea care primete energia de la o surs - regim de receptor - se numete nfurare (bobinaj) primar; cea de-a doua nfurare, aflat n regim de generator, furnizeaz energia unei reele sau consumator, numindu-se nfurare (bobinaj) secundar. Miezul magnetic al transformatorului reprezint sistemul magnetic al mainii. nfurrile constituie sistemul su electric. Cele dou bobinaje ntre care are loc transferul de putere au n general un numr diferit de spire. Componentele puterii tensiunea i curentul sufer prin transformare schimbri inverse: creterea tensiunii presupune scderea curentului i invers.

Mrimile care se refer la nfurarea primar se numesc primare i se noteaz cu indicele 1. Toate cele care privesc bobinajul secundar sunt notate cu indicele 2. Datele tehnice nominale ale unui transformator se refer la: numrul de faze mf, puterea aparent SN [kVA], tensiunea primar U1[kV], tensiunea secundar U2 [kV], frecvena f [Hz], schema de conexiune stea, triunghi sau zigzag. Raportul dintre tensiunea primat i cea secundar poart numele de raport de transformare.

(2.1)Randamentul este dat de:

(2.2)

unde P2 absorbit de consumator n secundar, iar P1 puterea consumat de primar de la reea.

Dup destinaia lor, transformatoarele se mpart n dou mari clase: de putere i speciale. Dup numrul de faze transformatoarele (denumite prescurtat trafo) pot fi monofazate sau polifazate (de obicei trifazate). n categoria transformatoarelor speciale intr: autotransformatoarele transform tensiunea n limite reduse, regulatoarele de inducie servesc la reglarea tensiunii n reelele de distribuie, transformatoarele de msur (de curent i de tensiune), transformatoare de faz odat cu tensiunea schimb i numrul de faze ale distribuiei, transformatoarele cu destinaie special (de sudur, cu reglajul tensiunii sub sarcin, cele de mare intensitate etc.).

Studiul fenomenelor la transformatoare se face pentru o singur faz dat fiind faptul c la toate transformatoarele polifazate ele sunt aceleai pe orice faz.

Regimurile de limit de funcionare a transformatorului sunt mersul n gol i n scurtcircuit.

Mersul n gol corespunde situaiei n care transformatorul este conectat cu primarul la reea, circuitul su secundar fiind deschis (Z sau I2 = 0). Din datele obinute la ncercarea de mers n gol a transformatorului electric se pot determina raportul de transformare kT, curentul de mers n gol (n procente), parametrii schemei echivalente i factorul de putere la mers n gol.

Un transformator electric este n regim de scurtcircuit cnd bornele secundarului sunt cuplate galvanic ntre ele printr-o impedan de valoare nul (Z = 0). n acest caz avem U2=0. n practic regimul de scurtcircuit al transformatorului intereseaz n dou variante:

Scurtcircuitul de avarie transformatorul este alimentat n primar cu tensiunea nominal. Curenii care se stabilesc prin nfurri depesc de cteva ori curenii nominali.

Scurtcircuitul de prob transformatorul este alimentat n primar cu tensiunea de scurtcircuit care este acea valoare redus a tensiunii pentru care n nfurri se stabilesc curenii nominali.

Din datele obinute la ncercarea de mers n scurtcircuit a transformatorului electric se pot determina tensiunea de scurtcircuit (n procente) parametrii schemei echivalente i factorul de putere la mers n scurtcircuit.

Dou sau mai multe transformatoare funcioneaz n paralel atunci cnd sunt alimentate, simultan, de la aceeai reea primar i debiteaz pe aceeai reea secundar. Pentru asigurarea regimului optim de funcionare este necesar ca transformatoarele care funcioneaz n paralel s ndeplineasc urmtoarele condiii:

1. Tensiunile lor primare, respectiv secundare, s fie egale, ceea ce implic, n limita toleranelor admise, condiia ca rapoartele de transformare s fie egale.

2. Transformatoarele s aparin aceleiai grupe de conexiuni, adic unghiul dintre tensiunile de linie primar i secundar (care este ntotdeauna multiplu de 300) s fie acelai.

3. Tensiunile de scurtcircuit ale transformatoarelor s fie egale.

De asemenea, se recomand ca puterile nominale ale transformatoarelor s nu difere mult ntre ele.

2.1. NCERCRILE TRANSFORMATORULUI ELECTRIC MONOFAZAT

Scopul lucrrii

calculul raportului de transformare, a pierderilor n fier i n nfurri, al factorului de putere la mersul n gol, respectiv n scurtcircuit. determinarea parametrilor schemei echivalente. trasarea caracteristicilor de funcionare la mers n gol: pierderi n fier, curent i factor de putere funcie de tensiunea primar.Scheme de montaj i modul de lucru1. Regimul de mers n golPentru determinarea caracteristicilor la mersul n gol se realizeaz schema din figura 2.1. Din autotransformatorul AT se variaz tensiunea primar ntre 0 i 1.2UN i se msoar tensiunea secundar U20, curentul primar I10 i puterea absorbit de transformator P10. Se msoar apoi rezistena primarului R1. Msurtorile se trec n tabelul 2.1. Cu aceste valori se determin raportul de transformare, pierderile n fier, parametrii schemei echivalente de mers n gol, factorul de putere la mers n gol i, utiliznd relaiile date mai jos. Valorile calculate se completeaz de asemenea n tabelul2.1. Se ridic apoi cu datele din tabel caracteristicile: pFe= f(U10), I10= f(U10) i cos0=f(U10).

Figura 2.1. Schema electric pentru ncercarea la mers n golTabelul 2.1

U10[V]I10[A]R1 []P10[W]U20[V]PFe[W]cos0

Rezultatele se trec, de asemenea, n tabelul 2.2.Tabelul 2.2U1N[V]I10[A]P10[W]Z10[]R0[]X0[]cos0ki0 [%]

2. Regimul de scurtcircuitSe cupleaz, conform figurii 2.2, secundarul transformatorului n scurtcircuit i se alimenteaz primarul, pornind de la zero, cu tensiunea nominal de scurtcircuit (acea valoare redus pentru care n primar i n secundar se obin valorile nominale ale curenilor). Se msoar tensiunea primar U1sc, curentul n primar I1N i puterea absorbit din reea de ctre transformator Psc. Msurtorile se trec n tabelul 2.3.

Figura 2.2. Schema electric de ncercare la mersul n scurtcircuitCu aceste valori se determin parametrii schemei echivalente de mers n scurtcircuit, factorul de putere i componentele activ i reactiv ale tensiunii nominale de scurtcircuit utiliznd relaiile:

Datele obinute se trec n tabelul 2.3.

Tabelul 2.3U1scN [V]I1N [A]PscN [W]Zsc []Rsc []Xsc []cosscusca [%]uscr [%]

3. Determinarea parametrilor schemei echivalente i a parametrilor transformatorului monofazat

Schemele echivalente la mersul n gol, respectiv n scurtcircuit, sunt prezentate n figura 2.3. Din schema echivalent a transformatorului monofazat la mersul n gol se poate scrie:

(2.3)

Figura 2.3. Scheme electrice echivalente ale transformatorului electric monofazat la la mersul n gol (a) i la scurtcircuit (b)Rezistena nfurrii secundare rezult:

(2.4)Reactanele de scpri se pot determina cu aproximaie:

(2.5)

Reactana de magnetizare rezult:

(2.6)

Cu parametrii schemei echivalente determinai se poate trece la calculul parametrilor transformatorului monofazat, i anume:

(2.7)

Rezultatele obinute n urma calculelor se vor trece n tabelul 2.4.Tabelul 2.4R1[(]R2[(]Rm[(]L1([H]L2([H]L11[H]L22[H]L12[H]

2.2. FUNCIONAREA N PARALEL A TRANSFORMATOARELOR

Scopul lucrrii verificarea condiiilor de cuplare in paralel a doua transformatoare: raportul de transformare si grupa de conexiuni.

determinarea caracteristicilor externe ale celor dou transformatoare legate n paralel: si , i a distribuiei sarcinii pe fiecare din cele dou transformatoare legate n paralel: , respectiv .

Scheme de montaj si modul de lucru

Pentru ca dou transformatoare sau mai multe sa poat fi cuplate i s poat funciona n paralel este necesar ca tensiunile secundare pe fazele omoloage legate la aceeai bar s fie n orice moment egale i in faz. Aceasta condiie este ndeplinit dac: rapoartele de transformare la borne sunt egale, transformatoarele aparin aceleai grupe de conexiuni i transformatoarele au aceeai tensiune de scurtcircuit. Cu montajul din figura 1 se verific condiiile obligatorii de cuplare in n paralel a celor dou transformatoare: i . Pentru aceasta se scurtcircuiteaz bornele omoloage din primarul i secundarul unui transformator ( i ) i se msoar cele trei tensiuni: , i . Cu valorile obinute se determina raportul de transformare K (1) i grupa de conexiuni Y(2) pentru fiecare transformator n parte.

(2.8)

(2.9)

Figura 2.4. Calculul raportului de transformare i a grupei de conexiuni a unui transformator trifazatTabelul 2.5Mrimi msurateMrimi calculate

UABUabUBbKT

Pentru legarea celor dou transformatoare la sarcin se realizeaz montajul din Figura 2.5, cu secundarele celor dou transformatoare legate la ntreruptorul manual Qp deschis. Cu ajutorul unui voltmetru se verific ca tensiunile ntre bornele omoloage ale transformatoarelor sa fie nule. Dac voltmetrul indic valoarea zero, se nchide ntreruptorul Qp, iar transformatoarele sunt puse n paralel. Pentru cuplarea lor n sarcin se nchide ulterior ntreruptorul manual Q3. Pentru diferite valori ale sarcinii, se msoar i se noteaz curentul din secundarele transformatoarelor, curentul de sarcin, , i tensiunea U2 n Tabelul 2. Cu ajutorul acestor valori se reprezint pe acelai grafic caracteristicile externe ale celor dou transformatoare i .Dac transformatoarele au puteri nominale diferite, este indicat ca transformatorul cu putere mai mic sa aib o tensiune de scurtcircuit mai mare, astfel el va rmne subncrcat cnd transformatorul de putere mai mare a ajuns la sarcin nominal. n concluzie, n astfel de cazuri, puterea grupului este cu puin mai mic dect suma puterilor celor dou transformatoare. Pentru determinarea caracterului distribuiei sarcinii pe fiecare din cele dou transformatoare se traseaz pe un grafic caracteristicile corespunztoare i .

Figura 2.5. Schema de cuplare n paralel a dou transformatoareTabelul 2.6c

b

a

C

L3

L2

K2

Q3

Q2

B

A

T

T

Q

Q1

v

Q

Q2

L1

c

b

a

C

B

A

L1

b)

a)

Q3

I01

I01

U20

Q1

U1

sarcin

Zm=Rm+jXm

T

T

V

y

Z1=R1+jX1

Y

Zsc

I1N

Trus msur 3

U1scN

Trus masur

Trus msur

Z`2=R`2+jX`2

Z1=R1+jX1

y

Y

V

T

y

Y

L3

v

L2

Qp

Q

(2.2)

(2.3)

6

_1294993257.unknown

_1359802397.unknown

_1359802430.unknown

_1359802469.unknown

_1359819483.unknown

_1359908310.unknown

_1359818984.unknown

_1359802456.unknown

_1359802416.unknown

_1359802202.unknown

_1359802236.unknown

_1359802243.unknown

_1359802225.unknown

_1359799029.unknown

_1359801210.unknown

_1203834945.unknown

_1203835928.unknown

_1203837451.unknown

_1203837606.unknown

_1203838468.unknown

_1203839125.unknown

_1203838431.unknown

_1203837522.unknown

_1203835942.unknown

_1203835356.unknown

_1203835387.unknown

_1203835330.unknown

_1203752098.unknown

_1203752404.unknown

_1203834927.unknown

_1203752153.unknown

_1124692636.unknown

_1125299253.unknown

_1124645701.unknown

_1124645820.unknown

_1124642687.unknown