Transformatorul Monofazat

29
TRANSFORMATORUL MONOFAZAT Este o masina electrica statica (fara parti in miscare) prin care se asigura modificarea parametrilor energiei electrice de curent alternativ (tensiune, curent, numar de faze) pastrand constants frecventa. Si in cazul transformatorului isi pastreaza valabilitatea principiul reversibilitatii: un transformator poate fi ridicator de tensiune sau coborator de tensiune dupa cum raportul tensiunilor din primar si secundar este subunitar, respectiv supraunitar. De aici rezulta posibilitatea de a alege cea mai convenabila valoare pentru tensiunea sub care energia electrica, este produsa (5000 ... 24000 V), transportata (220, 380, 750 kV), distribuita (63 sau 150 kV si 5,5 sau 20 kV) si in final, utilizata (220 V sau 380 V). 1.1. Parti componente. Rol functional _ In orice transformator, curentul alternativ primar genereaza intr-un circuit magnetic un flux alternativ care, la randul sau, induce in bobinajul secundar o tensiune electromotoare cu aceeasi variatie (alternativa sinusoidala) si aceeasi perioada ca si curentul primar (fig. 3.1.). Un transformator indeplineste trei categorii de functii, si anume: 1. crearea unui flux alternativ (functie asigurata de infasurarea primara) 2. asigurarea circuitului magnetic pentru inchiderea liniilor de camp (functie asigurata de miezul magnetic) 1. generarea curentului indus (functie asigurata de infasurarea secundara)

description

proiect

Transcript of Transformatorul Monofazat

Page 1: Transformatorul Monofazat

TRANSFORMATORUL MONOFAZAT

Este o masina electrica statica (fara parti in miscare) prin care se asigura modificarea parametrilor energiei electrice de curent alternativ (tensiune, curent, numar de faze) pastrand constants frecventa.

Si in cazul transformatorului isi pastreaza valabilitatea principiul reversibilitatii: un transformator poate fi ridicator de tensiune sau coborator de tensiune dupa cum raportul tensiunilor din primar si secundar este subunitar, respectiv supraunitar. De aici rezulta posibilitatea de a alege cea mai convenabila valoare pentru tensiunea sub care energia electrica, este produsa (5000 ... 24000 V), transportata (220, 380, 750 kV), distribuita (63 sau 150 kV si 5,5 sau 20 kV) si in final, utilizata (220 V sau 380 V).

1.1. Parti componente. Rol functional_In orice transformator, curentul alternativ primar genereaza intr-un circuit

magnetic un flux alternativ care, la randul sau, induce in bobinajul secundar o tensiune electromotoare cu aceeasi variatie (alternativa sinusoidala) si aceeasi perioada ca si curentul primar (fig. 3.1.).

Un transformator indeplineste trei categorii de functii, si anume:1. crearea unui flux alternativ (functie asigurata de infasurarea primara)2. asigurarea circuitului magnetic pentru inchiderea liniilor de camp (functie

asigurata de miezul magnetic)1. generarea curentului indus (functie asigurata de infasurarea secundara)2. receptarea curentului primar si trimiterea celui secundar in circuitul exterior

(functie asigurata de borne si treceri izolante)3. reglarea tensiunii (funcfie asigurata de regulatorul de tensiune)1. sustinerea si protejarea elementelor componente (functie asigurata de cuva

si capacul acesteia) 2. racirea (naturala sau fortata, in aer sau in ulei)3. fixarea si manipularea (functie asigurata de schela si de inelele de prindere)4. supravegherea functionarii si intretinerea (functie asigurata de termometre,

nivelmetre pentru ulei, dispozitive de golire si umplere pentru ulei etc.)In plus fata de problemele generale privind constructia masinilor electrice

rotative, la transformatoare exista cateva aspecte particulare, si anume:A. Reducerea pierderilorIntr-un transformator, pierderile sunt magnetice (in fier - prin histerezis si prin

curenti turbionari) si electrice (in cuprul infasurarilor - prin efect Joule). Pierderile din prima categorie sunt diminuate prin realizarea miezului din tole subtiri cu pierderi specifice foarte mici. Pierderile prin efect Joule se micsoreaza prin

Page 2: Transformatorul Monofazat

adoptarea unei densitati de curent moderate in infasurari. Cu toate acestea, incalzirea ramane destul de puternica si impune masuri pentru racire.

B. Izolarea infasurarilor intre ele si fata de masa se impune a fi realizata cu grija.

C. Rezistenta la eforturi electrodinamice: conductoarele apropiate si paralele pot fi supuse unor eforturi considerabile (de atractie sau de respingere) care trebuie prevazute si anulate.

D. Rezistenta infasurarilor la socurile provocate de supratensiuni.E. Reducerea gabaritului si a greutatii (prin alegerea unor tole cu

permeabilitate magnetica ridicata).Circuitul magnetic al transformatorului asigura inchiderea liniilor de camp

magnetic si serveste drept suport pentru infasurarile primara si secundara. La realizarea sa se utilizeaza tole laminate la cald, groase de 0,35 mm si izolate cu lac (pentru transformatoare de putere mica) ori tole laminate la rece (numite si "cu cristale orientate"), avand aceeasi grosime, insa izolate prin tratamente termochimice - calit de grosime neglijabila (pentru restul transformatoarelor).

Miezurile magnetice pot fi in manta si cu coloane cu sectiunea patrata, dreptunghiulara sau in trepte.

Page 3: Transformatorul Monofazat

Miezuirile magnetice pot fi realizate prin doua procedee:- prin suprapunere (figura 1.2.a);- prin intretesere (figura 1.2.b).

Fig. 1.2. Modalitati de imbinare a miezurilor magnetice:a - prin suprapunere; b - prin Intretesere

Page 4: Transformatorul Monofazat

Varianta a presupune stanjarea unor tole „U", respectiv ,,I”. Fiecare din aceste tipuri de tole se impacheteaza separat, dupa care cele doua miezuri magnetice astfel realizate se asambleaza.

Principalul dezavantaj al acestei variante este intrefierul mare din zona de imbinare, intrefier care poate conduce la aparitia unor zgomote si vibratii importante. Din aceasta cauza, in foarte multe cazuri practice se apeleaza la miezuri realizate prin intretesere.

In acest caz tolele "I" se plaseaza pe pozitii diferite in functie de stratul din care fac parte. Pentru exemplificare, in figura 1.2 sunt prezentate pozitiile acestor tole corespunzatoare la doua straturi succesive.

Strangerea pachetului de tole se face cu ajutorul unor buloane izolate fata de miez.

In cazul utilizarii tolelor laminate la rece se are in vedere ca directia liniilor de camp sa coincida, pe cat posibil, cu directia de laminare. Pentru ca in zona de imbinare a coloanelor cu jugurile abaterea liniilor de camp de la directia de laminare sa fie cat mai mica, tolele se imbina sub unghiuri de 45° sau 30/60°.

Rigidizarea unui astfel de miez se face cu banda sau cu lacuri speciale.In ceea ce priveste dispunerea infasurariIor transformatorului se poate

adopta una din urmatoarele trei modalitati:A. infasurari concentrice simple (fig. 1.3.a) utilizate cel mai frecvent:

infasurarea de joasa tensiune langa miez si cea de inalta tensiune la exterior;B. infasurari biconcentrice (fig. 1.3.b) utilizate la transformatoare mari:

infasurarea de inalta tensiune este plasata intre doua bobine de joasa tensiune;C. Infasurari alternate (fig. 1.3.c): infasurarile sunt realizate din galeti

montati alternativ (galet = parte componenta a infasurarii unui transformator, avand forma unui inel cu sectiunea dreptunghiulara si alcatuita din mai multe straturi de spire).

Fig. 1.3. Bobinajul transformatoarelora - concentric; b - biconcentric; c - alternat

Pentru bobinaj se utilizeaza, aproape exclusiv, cuprul: conductor rotund (pentru curenti pana la 40 -50 A), conductor profilat de sectiune dreptunghiunlara (pentru curenti mari). Izolatia intre spire se realizeaza cu email la curenti mici si cu

Page 5: Transformatorul Monofazat

hartie electroizolanta la curenti mari. La infasurarile de inalta tensiune se utilizeaza izolatie din bumbac.

Infasurarile transformatorului necesita o consolidare puternica pentru a rezista fortelor electrodinamice radiale si axiale care se exercita intre conductoarele paralele ale bobinelor. Daca fortele radiale nu pot fi evitate si pentru a nu se deforma bobinele, acestea se caleaza pe miez, pentru fortele axiale se pot lua masuri constructive de reducere: acestea constau in realizarea unor bobine cu inaltimea egala cu inaltimea coloanelor miezului, astfel incat jugurile (superior si inferior) sa le fixeze cat mai bine.Rezistenta infasurarilor la socurile provocate de supratensiunile atmosferice se asigura prin masuri constructive care vizeaza repartitia uniforma a potentialelor pe conductoarele bobinelor (altfel, prima spira - cea care primeste supratensiunea - capata un potential mult mai mare decat celelalte si apare riscul strapungerii izolatiei si amorsarii unui arc electric - avarie grava). Primele spire au izolatia dimensionata mai larg si egalizarea potentiator se realizeaza printr-un inel de garda plasat deasupra intrarii bobinajului (rolul sau este similar unui paratrasnet).

Pentru izolarea bobinelor se utilizeaza materiale electroizolante (lac, hartie bumbac), ecrane electroizolante (intre infasurarea de inalta tensiune si cea de joasa tensiune), impregnare si imersare in ulei (uleiul constituie si mediu de racire).

La puteri mari, incalzirea este puternica (si pierderile sunt mari) si de aceea cuva este prevazuta cu radiatoare (sau cu tevi) pentru cresterea suprafetei de racire.

Cuva transformatorului este prevazuta cu un capac pe care se afla:• izolatorii de trecere, care asigura legarea infasurarilor la reteaua de

alimentare;• conservatorul (vas cilindric care preia variabile de volum ale uleiului

datorate incalzirii si izoleaza uleiul din cuva fata de aer, apa ori impuritati care ii pot altera proprietatile izolante).

1.2. Principiul de functionare. Ecuatiile transformatorului Principiul de functionare

Functionarea se bazeaza pe fenomenul de inductie electromagnetica care are loc intre doua sau mai multe infasurari aflate in prezenta si parcurse de curenti alternative

Pentru marirea cuplajului dintre acestea, ele se plaseaza pe un miez magnetic (fig. 1.4).

In figura anterioara, pentru simplificare, a fost considerat un transformator monofazat dotat cu doua infasurari, ale caror numere de spire sunt N1 respectiv N2.Prima dintre acestea, alimentata la o retea de curent alternativ de tensiune ut poarta numele de infasurare primara, in timp ce cea de-a doua, la bornele careia se

Page 6: Transformatorul Monofazat

stabileste, prin inductie electromagnetica, tensiunea (la mersul in gol), se numeste infasurare secundara.

Datorita alimentarii infasurarii primare, in miezul magnetic va lua nastere un camp magnetic fascicular ce va induce, in cele doua infasurari, tensiunile electromotoare:

si

Fig. 1.4. Schema de principiu a unui transformator monofazat

In regim permanent sinusoidal raportul valorilor efective ale acestora, si , este egal cu raportul numerelor de spire:

unde k: poarta numele de raport de transformare.Daca se neglijeaza rezistentele infasurarilor si campul care nu inlantuie

infasurarea secundara (dispersiile) se pot face aproximarile si . Prin urmare se poate scrie:

Din aceasta relatie rezulta ca, printr-o alegere corespunzatoare a numerelor de spire, se poate obtine valoarea dorita a tensiunii secundare necesare alimentarii unui consumator.

1.3. Ecuatiile transformatoruluiSe considera un transformator monofazat cu doua infasurari (fig. 1.5):

infasurarea primara, cu spire si rezistenta la o retea de tensiune alternativa

Page 7: Transformatorul Monofazat

si parcursa de curentul respectiv infasurarea secundara, cu spire si rezistenta , tensiunea u2 si curentul i2, conectata pe un consumator de tip R, L, C.

Se presupune, de asemenea, ca nu se ia in considerare fenomenul de saturatie a miezului magnetic.

Fig. 1.5. Schema transformatorului monofazat

Fig. 1.6. Reguli de asociere a sensurilor tensiunilor si curentilor pentru receptoare si surse

Se aplica acum, in mod similar, teorema a doua a lui Kirchhoff pe conturul Marimile utilizate pentru scrierea acestor e"cua{ii au semnificatii isemanatoare cu cele prezentate anterior.

Fig. 3.8. Explicativa privind modul de alegere a conturului r2.Pentru scrierea acestor ecuatii s-a {inut cont de faptul ca inductivitatile de

dispersie sunt constante atorita faptului ca liniile fluxurilor de dispersie corespunzatoare, se inchid, in cea mai mare arte, prin aer, nefiind astfel influence de saturatia miezului.

Ecuatiile poarta numele de ecuatiile transformatorului electric in complex simplificat (fara raportarea secundarului la primar).

Acestora li se adauga si asa-numita ecuatie a circuitului de magnetizare:

unde:

Page 8: Transformatorul Monofazat

Marimile care intervin in ultima relatie sunt impedanta, rezistenta si, respectiv, reactanta de magnetizare.

Transformatoarele sunt realizate, in general, astfel incat tensiunile celor doua infasurari sa fie diferite. Prin urmare, conform ultimei relatii a sistemului , numerele de spire ale acestora sunt diferite.

In plus, rezistentele, reactantele si caderile de tensiuni pe infasurari au valori dependente de numerele de spire. Din aceasta cauza nu este posibila realizarea unei comparatii intre parametrii celor doua infasurari sau intre tensiunile acestora.

Pentru a face posibila o asemenea analiza comparativa s-a introdus conceptul de raportare a infasurarilor

Astfel, daca raportarea se face la infasurarea primara, secundarul real se inlocuieste cu un secundar echivalent al carui numar de spire este egal cu eel al primarului, .

Prin raportare se conserva solenatiile, pierderile in infasurari si in miez, puterea transmisa consumatorului, puterea reactiva de magnetizare a miezuiui si puterea reactiva corespunzatoare campului de dispersie.

Acestea sunt de altfel conditiile care conduc la obtinerea relatiilor de legatura intre valorile raportate ale parametrilor si marimilor modificate, si valorile lor reale.

Astfel, pentru a obtine relatia dintre valorile curentilor secundarului raportat la primar, , si valoarea reala a curentului secundar, I2 se pune conditia de conservare a solenatiei secundare:

sau, echivalent:

De asemenea, prin raportare se conserva pierderile din infasurarea secundara:

,ceea ce conduce la:

In continuare, tot cu ajutorul sistemului , se va construi un circuit electric care sa poata inlocui in calcule transformatorul real. Acest circuit poarta numele de schema echivalenta a transformatorului electric.

In acest scop se cauta o relatie intre si in care sa nu intervina decat parametrii transformatorului.

Page 9: Transformatorul Monofazat

Figura 1.9. Schema echivalenta „T"

Prin detalierea componentelor impedantelor de mai sus se obtine schema echivalenta din figura 1.10 Aceasta schema echivalenta poate inlocui in calcule transformatorul real (se supune acelorasi ecuatii de functionare ca si transformatorul real).

Fig. 1.10. Schema „T" reprezentata cu rezistente si reactante

Schemele echivalente prezinta avantajul ca inlocuiesc cuplajul magnetic cu un cuplaj galvanic, simplificand astfe! analiza comportarii transformatorului in diverse regimuri de functionare.

1.4. Regimul de functionare in gol a transformatorului electric monofazatSe spune ca un transformator electric functioneaza in gol atunci cand

infasurarea primara este alimentata de la o sursa de curent alternativ, iar cea secundara este deschisa (impedanta de sarcina Z’ = oo, respectiv curentul de sarcina 2

'I = 0).In aceste conditii, schema unui transformator electric monofazat, in cazul

acestui regim de functionare, este cea prezentata in figura 1.11.

Pe aceasta schema, cu 10i it6 a fost notat asa-numitul curent de mers in gol iar cu u20 tensiunea la bornele infasurarii secundare in acest caz.

Page 10: Transformatorul Monofazat

Fig. 1.11. Schema transformatorului la functionarea in gol

Ecuatiile de functionare corespunzatoare acestui regimse obtin prin particularizarea relatiilor pentru conditiile enumerate anterior.

Acestea au urmatoarele forme:

1011

1001

20'21

11011

IZU

II

kUUU

UIZU

me

e

e

Schema echivalenta corespunzatoare se obtine cu ajutorul relatiilor de mai sus. Astfel, inlocuind ultima ecuatie in prima, se obtine:

10110110 IZIZU m ,sau, echivalent:

10110 IZU

cumZZZ 1110

unde 10Z poarta numele de impedanta de mers in gol a transformatorului.In aceste conditii schema echivalenta cautata are una din formele prezentate in

figura 1.12.

Fig. 1.12. Variante ale schemei echivalente la functionarea in gol

Daca se detaliaza impedantele 1Z si mZ1 se obtine:)( 11111 mm jXRjXRU 10I

Acestei relatii ii corespunde schema echivalenta din figura 1.13.

Page 11: Transformatorul Monofazat

Dupa cum se poate observa din figura 1.12 a, in regim de mers in gol transformatorul este practic echivalent cu doua bobine legate in serie (o bobina de

impedanta 1Z si o alta de impedanta mZ1 ).

Datorita valorii foarte mari a impedanfei de magnetizare, mZ1 , curentul de

mers in gol, 10I , are o valoare redusa, 10I =(1÷5)% NI1

Fig. 1.13. Schema echivalenta cu detalierea rezistentelor si reactantelor

Valoarea curentului corespunzatoare tensiunii de alimentare nominale, se numeste curent nominal de mers in gol.

1.5. Incercarea de mers in golAceasta incercare se realizeaza cu ajutorul schemei electrice din figura 1.14.

Fig. 1.14. Schema de incercare a transformatorului electric monofazat pentru regimul de functionare in gol

Pentru efectuarea acestei probe se procedeaza in felul urmator:- se alimenteaza infasurarea primara la un autotransformator care furnizeaza o

tensiune reglabila;

- se modifica aceasta tensiune in limitele (0÷ l,2)U N1 .

- se citesc valorile corespunzatoare ale curentilor, 10I si puterilor de mers in

gol, 10P ;

- se reprezinta caracteristicile pentru functionarea in gol [ 10I = f(U1), 10P = f( 1U ).

Page 12: Transformatorul Monofazat

)](cos 1101

1010 Uf

IU

P

Observatie:

Impedanta de mers in gol, 10Z , ca orice alta impedanfa, poate fi scrisa sub

forma: 101010 jXRZ

unde 10R si 10X sunt rezistenta, respectiv reactanta de mers in gol.Relatiile de calcul ale acestora se obtin prin detalierea impedantei de dispersie

a primamlui, 1Z , si a celei de magnetizare, Zj . In aceste conditii avem:mmm jXRjXRZZZ 11111110

Identificand acum termenii din membrul al doilea al relatiilor , rezulta:

m

m

XXX

RRR

1110

1110

Tinand cont de observatia anterioara, se pot determina parametrii de mers in gol:

102

102

10

210

1010

10

110

RZX

I

PR

I

UZ

N

N

N

N

unde cu indicele "N" au fost notate valorile marimilor respective corespunzatoare tensiunii nominaie.

Trebuie mentionat, de asemenea, ca intreaga putere primita de transformator de la retea, la fiinctionarea in gol, se transforma in pierderi.

Aceste pierderi pot fi detaliate dupa cum urmeaza:- pierderi in conductoarele infasurarii primare, 10pj ;- pierderi in miezul feromagnetic, pFe. Prin urmare, se poate scrie:

Fej PPP 1010

unde 2

10110 IRPj .

Deoarece NII 110 , rezulta ca pierderile din infasurarea primara la functionarea

in gol sunt neglijabile in raport cu cele nominaie ( Njj PP 110 )•Intrucat fluxul magnetic din miezul transformatorului are aproape aceeasi

valoare, atat la functionarea in gol, cat si la functionarea in sarcina, rezulta ca pierderile in fier, pFt, sunt, aproximativ, aceleasi in ambele cazuri.

Cum insa NjP 1 si FeP au valori comparabile, tinand cont de ultimele observatii,

Page 13: Transformatorul Monofazat

rezulta ca:Fej PP 10

1.6. Regimul de scurtcircuit

Fig. 3.15. Schema transformatorului monofazat in regim de scurtcircuit

Se spune ca un transformator electric functioneaza in scurtcircuit daca infasurarea primara este alimentata de la o sursa de curent alternativ, iar cea

secundara este scurtcircuitata ( 0'Z , respectiv '2U = 0).

Schema electrica a transformatorului electric monofazat, in aceste conditii, este cea prezentata in figura de mai sus.

Pe aceasta schema, cu ulsc, ilsc §i i2sc s-au notat tensiunea, curentul primar si cel secundar de scurtcircuit.

In aceste conditii, ecuatiile de functionare devin:

scmsce

scscsc

scsce

scescsc

IZU

III

IZU

UIZU

0111

'2101

'2

'2

'2

1111

In plus, scesce UU 1'2

Cum impedanta de magnetizare mZ1 (parcursa de curentul scI 01 pe schema in

"T") este foarte mare, rezulta ca scI 01 este foarte mic si, prin urmare, ecuatia a treia a

sistemului anterior capata forma: '21 scsc II

Pentru a obtine schema echivalenta in regim de scurtcircuit, se inlocuieste relatia anterioara in ecuatia a doua a sistemului. Se obtine astfel:

sceIsc IZU 1'2

Inlocuind acum in prima ecuatie a aceluiasi sistem, rezulta:scscscscsc IZIZIZU 111

'2111

unde cu scZ1 a fost notata asa-numita impedanta de scurtcircuit:

Page 14: Transformatorul Monofazat

2'211

'211 jXRjXRZZZ sc

Ca orice impedanfa, si scZ1 se poate scrie sub forma:scscsc jXRZ 111

Identificand termenii din relatiile de mai sus, se obtin rezistenta si reactanta de scurtcircuit:

'211

'211

XXX

RRR

sc

sc

Schema echivalenta se obtine pe baza relatiilor. Aceasta are forma indicata in figura urmatoare.

Fig. 1.16. Schema echivalenta cu evidentierea rezistentelor si reactantelor

1.7. Incercarea de scurtcircuit

Aceasta incercare se efectueaza cu ajutorul schemei electrice prezentate in figura urmatoare.

Fig. 3.17. Schema de incercare a transformatoruiui electric monofazat in regim de scurtcircuit

Pierderile totale din transformator, la functionarea in scurtcircuit, sunt date de relatia:

Fescjscjsc PPPP 211

unde pjlsc, pJ2sc si pFe au semnificatiile cunoscute.

Page 15: Transformatorul Monofazat

Observatie:Distingem doua regimuri de scurtcircuit:- scurtcircuit de avarie;- scurtcircuit de proba.Scurtcircuitul de avarie este acel regim de functionare in care infasurarea

secundara este scurtcircuitata, iar cea primara alimentata cu tensiunea nominala sau cu o tensiune de ordinul acesteia.

In aceasta situatie, infasurarile sunt parcurse de curenti foarte mari, Nsc II 11 )20/7( , datorita faptului ca acestia sunt limitati doar de rezistenta si de

reactanta de dispersie care au valori foarte mici.Scurtcircuitul de proba (incercare) presupune scurtcircuitarea infasurarii

secundare si alimentarea primarului cu o tensiune redusa. In acest caz, infasurarile sunt parcurse de curenti de ordinul valorii nominale, IlN .

Tensiunea de alimentare a infasurarii primare pentru care infasurarile sunt parcurse, in regim de scurtcircuit, de curentii nominali se numeste tensiune

nominala de scurtcircuit, scNU1 .Aceasta se exprima, de obicei, in procente din tensiunea nominala:

100%

1

11

N

scNscN U

Uu

In mod obisnuit, aceasta are valori cuprinse in domeniul (5+12)%.Daca presupunem ca ne gasim in situatia unui scurtcircuit de proba, conform

celor aratate anterior, tensiunea de alimentare este redusa fata de cea nominala. Prin urmare, deoarece pierderile in fier, pFe, sunt dependente, aproximativ, de patratul tensiunii, rezulta ca acestea se pot neglija fata de pierderile din infasurari.

In aceste conditii (1.52) devine:22

'2

2111 scscsc IRIRP .

scR1 fiind asa-numita rezistenta de scurtcircuit.Valoarea acesteia se obtine din relatia anterioara:

21

11

sc

scsc I

PR

Pe de alta parte, cu ajutorul schemei echivalente se obtine:

sc

scsc I

UZ

1

11

Reactanta de scurtcircuit, Xlsc, se obtine imediat:

Page 16: Transformatorul Monofazat

21

211 scscsc RZX .

1.8. Functionarea in sarcina a transformatorului electric

In acest caz, transformatorul primeste putere electrica din retea, pe la bornele infasurarii primare, isi acopera pierderile, restul debitand-o catre consumatorul conectat la bornele secundarului.

Ecuatiile de functionare corespunzatoare acestui regim sunt date de (1.28):

0111

'2101

2'2

'2

'2

'2

'2

1111

''

IZU

III

IZU

UIZU

UIZU

me

e

e

Schemele sunt valabile pentru un transformator monofazat sau o faza a unui transformator trifazat simetric.

Analizand schema din figura 1.19 b, rezulta ca putem scrie: "2111 UIZU sc

unde, conform (1.50):scscsc jXRZ 111

In plus, se vor utiliza urmatoarele notatii:

- componenta activa a tensiunii de scurtcircuit: 111 IRU scsc

- componenta reactiva a tensiunii de scurtcircuit: 111 IjXU scsc .

1.9. Caracteristica externa a unui transformatorPrin caracteristica externa a unui transformator se intelege dependenta

tensiunii la bornele infasurarii secundare in functie de curentul secundar, U2 = f(I2), pentru situatia in care

Ut =ct. si cos φ = ct.Tinand seama de caracterul sarcinii (rezistiv, inductiv, capacitiv),

reprezentarea grafica a caracteristicilor externe ale transformatorului arata ca in figura 1.21.

Page 17: Transformatorul Monofazat

Fig. 1.21. Caracteristici externe ale unui transformator

1.10. Bilantul de puteri. Randamentul

Bilantul puterii al transformatorului electric monofazat poate fi surprins urmarind figura 1.22. Semnificatiile si relatiile de calcul ale marimilor utilizate sunt urmatoarele:

- puterea activa absorbita din retea:1111 cosIUP

- puterea transmisi consumatorului: 2222 cosIUP - pierderile din infasurarea primara:

2111 IRPj

- pierderile din infasurarea secundara:2222 IRPj

- pierderile din miezul feromagnetic:2011 IRP mFe

Conform celor aratate in cadrul subcapitolului dedicat functionarii in scurtcircuit, pierderile infasurari sunt aproximativ egale cu cele de la scurtcircuitul de proba:

Page 18: Transformatorul Monofazat

.)( 12

1

1211

21121 scNs

NNscscjj pk

I

IIRIRpp

unde Ns I

Ik

1

1 se numeste coeficient de sarcina.

La randul lor, pierderile din miezul feromagnetic. Fep , conform celor demonstrate la fncercarea de mers in gol, se calculeaza cu relatia:

NFe pp 10 .In continuare vom considera ca suntem in situatia:

NUUU 2202

In aceste conditii, puterea transmisa consumatorului, P2, poate fi scrisa sub forma:

P2=U2I2cos<p2 =U2„I2N -^-cos<p2 =ksSMcos<p,

unde Sw este puterea aparenta nominala secundara, iar ks coeficientul de

sarcina ( NNs I

I

I

Ik

2

2

1

1 ).

NscNsNs

Ns

ppkSk

Sk

1012

22

22

cos

cos

Cu ajutorul acestei relatii se pot reprezenta caracteristicile )( skf

corespunzatoare fig 1.2.3.

Fig 1.23 Exemple de caracteristici )( skf

Page 19: Transformatorul Monofazat

Normativ de protectie a muncii

Specifice Transformatoarelor

- Incercarea transformatoarelor(in special probele la care se utilizeasa sau apar tensiuni ridicate) se face pe platforme special amenajate si de catre personal calificat si specializat pt probe.

- Locurile amenajate pentru efectuarea probelor trebuie sa fie ingradite si marcate vizibil cu indicatoare.

- Este interzisa patrunderea personalului nespecializat si neautorizat pt efectuarea probelor, in interiorul platformelor de incercare, pe toatas durata incercrilor sub tensiune.

Asamblarea masinilor electrice, se face prin metode curente, de asamblare (insurubari, presari, nituiri), precum si prin operatii specifice (Bandajarea bobinelor).

In afara de regulile generale de protectie a muncii, privitoare de protectie a muncii privitoare de la operatiile curente de asamblare, se vor respecta urmatoarele:

La impachearea si asamblarea transformatoarelor, sculele si dispozitivele folosite, trebuie sa corespunda din punct de vedere tehnic, operatiunilor tehnologice la care sunt folosite.

Lucratorii care in timpul lucrului folosesc unele de mana producatoare de scantei, aschii metelica ,etc. Vor purta ochelari de protectie.

Toate uneltele de mana trebuie verificate cu atentie la inceputul schimbului si periodic, in functie de frecventa de utilizare a acestora.

La lucrul pe banda, innainte de pornirea benzilor de montaj, se va verifica starea tehnica a mecanismelor de actionare.

Locrul pe banda se va efectua in pozitia sezand pe scaune adecvate, fara improvizatii.

La montarea pieselor din materiale care prezinta muchii, ascutite sau bravuri, se vor folosii degetare sau manusi de protectie.

Este interzisa folosirea derivatiilor provizorii de la tabloul de distributie, de la bornele de alimentare sau de la orice punct al instalatiilor.

Page 20: Transformatorul Monofazat

Argument

Transformatorul electric monofazat, a fost inventat pe la inceputul erei tehnologice, nu mult dupa revolutia industriala. Initial, acesta a fost creat datorita necesitatii de a modifica parametrii energiei electrice, pentru a satisface diferite nevoi, si astfel s-a putut creste sau scade tensiunea sau intensitatea curentului (dupa caz), mai usor si mai exact.

La inceput, transformatorul nu a avut mari aplicatii tehnologice, dar acum , in prezent, este folosit la toate aparatele electronice, dar cele mai mari si mai impresionante transformatoare electrice, sunt cele folosite pentru transportul energiei electrice. Fara aceste transformatoare, transportul curentului electric pe distante medii si mari, ar fi aproape imposibil din punct de vedere economic, datorita pierderilor enorme ce pot aparea prin efect Joule, prin campul electromagnetic generat de conductoarele retelelor de transport, dar si prin rezistenta contactelor care cu timpul se oxideaza, sau se slabesc.

Fara transformatoare electrice, am trai inca in epoca de dinaintea Revolutiei industriale, citind la lumina lumanarii.

Page 21: Transformatorul Monofazat

Cuprins

1.Transformatorul electric1.1Parti componente.Rol functional1.2 Principiul de functionare1.3 Ecuatiile transformatorului1.4 Regimul de functionare in gol a transformatorului electric monofazat1.5 Incercarea de mers in gol1.6 Regimul de scurtcircuit1.7 Incercarea de scurtcircuit1.8 Functionarea in sarcina a transformatorului electric1.9 Caracteristica externa a unui transformator1.10 Bilantul de puteri.Randamentul

Bibliografie

Page 22: Transformatorul Monofazat

1) Masini, Aparate si Automatizari, Manual pt clasele a XI-a si a XII-a, pt licee industriale, editia Didactica si Pedagogica R.A. Bucuresti, 1994.

2) Elemente de Comanda si Control Clasele a XI-a si a XII-a.

3) Utilajul si tehnologia instalatiilor electrice industriale, manual pentru liceele industriale, cu profil electrotehnic, pt clasele a XI-a si a XII-a, si scoli profesionale, Editura didactica si pedagogica Bucuresti anul 1979.

4) Masurari Electrice si Electronice , sinteze pentru examenul national de bacalaureat, pentru liceu tehnologic, Editura economica Preuniversitaria 2000.

5) Normativ de Protectie a Muncii, pentru industria de utilaj greu, constructii de masini si electrotehnica, Editat de Oficiul de Informare Documentara ICIE, Bucuresti 1987.