Расчет коэффициента трансформации. Опыт короткого замыкания трансформатора. Потери в сердечнике трансформатора (Вариативные вопросы контрольной работы № 8)

Кривая 1 соответствует чисто активной нагрузке трансформатора. При какой нагрузке получена кривая 2?	При индуктивной	1
При ёмкостной	2
При номинальной	3
Для ответа на вопрос недостаточно данных	4
Что показывает ваттметр, включённый в первичную цепь трансформатора, если вторичная цепь разомкнута?	Нуль	1
	Потери энергии в сердечнике трансформатора	2
	Потери энергии в обмотке трансформатора	3
	Потери энергии в обмотках трансформатора	4
Вопросы	Ответы	№
Чем принципиально отличается магнитный поток рассеяния трансформатора от магнитного потока, замыкающегося через сердечник трансформатора?	Тем, что магнитный поток рассеяния замыка- ется по агнитный поток рассеяния замыкается по воздухуа? первичной обмотке? нагрузки увеличился в два раза. ется по воздуху	1
	Тем, что магнитный поток рассеяния в десятки раз меньше	2
	Тем, что магнитный поток рассеяния сцеплён с одной обмоткой трансформатора	3
	Тем, что магнитный поток рассеяния колеблется с двойной частотой.	4
Какие приборы необходимы для опыта короткого замыкания трансформатора?	Два амперметра, вольтметр и ваттметр	1
	Два вольтметра, амперметр и ваттметр	2
	Два вольтметра и ваттметр	3
	Амперметр и вольтметр	4
Угол сдвига фаз между напряжением на вторичной обмотке трансформатора и током нагрузки увеличился в два раза. Как измениться угол сдвига фаз между напряжением и током в первичной обмотке?	Не изменился	1
	Увеличился примерно в 2 раза	2
	Увеличился примерно в 4 раза	3
	Немного уменьшился	4
Кривая 1 соответствует чисто активной нагрузке трансформатора. При какой нагрузке получена кривая 2?	При ёмкостном	1
	При индуктивном	2
	Это зависит от характера нагрузки	3
	Это зависит от частоты питающего напряжения	4
Ток нагрузки трансформатора увеличился в два раза. Как изменились потери энергии в сердечнике трансформатора?	Увеличились в два раза	1
	Увеличились в четыре раза	2
	Практически не изменились	3
	Это зависит от характера нагрузки	4
Вопросы	Ответы	№
Что показывает ваттметр, включённый в цепь первичной обмотки трансформатора в опыте короткого замыкания?	Потери в сердечнике трансформатора	1
	Потери в первичной обмотке	2
	Потери во вторичной обмотке	3
	Потери в обмотках трансформатора	4
Сколько стержней должен иметь сердечник трёхфазного трансформатора?	Один	1
	Два	2
	Три	3
	Четыре	4
Чем приципиально отличается автотрансформатор от трансформатора?	Малым коэффициентом трансформации	1
	Возможностью изменения коэффициента трансфорации	2
	Электрическим соединением первичной и вторичной цепей	3
	Меньшими размерами сердечника	4
Какие однофазные сварочные трансформаторы выпускаются отечественной промышленностью?	СТЭ	1
	СТАН — 1	2
	ТС — 500	3
	Все перечисленные марки	4
Укажите одно из важнейших достоинств цепей переменного тока по сравнению с цепями постоянного тока.	Возможность передачи электроэнергии на дальние расстояния	1
	Возможность преобразования электрической энергии в тепловую	2
	Возможность преобразования электрической энергии в механическую	3
	Возможность изменения величины напряжения и тока в цепи с помощью трансформатора	4
Вопросы	Ответы	№
При каком напряжении целесообразно передовать электрическую энергию на дальние расстояния.	При высоком	1
	При низком	2
	Это зависит от характера нагрузки	3
	Это зависит от мощности генератора	4
Магнитный поток в сердечнике трансформатора изменяется по закону Ф=0,01 cos ωt. Найдите амплитуду магнитного потока.	Фm=0.01 Вб	1
	Фm=0.001 Вб	2
	Фm=0.0001 Вб	3
	Для решения задачи недостаточно данных	4
Чему равно отношение напряжений на зажимах первичной и вторичной обмоток тансформатора?	Отношение чисел витков обмоток	1
	Приближённо отношению чисел витков обмоток	2
	Отношению мощностей на входе и выходе трансформатора	3
	Отношение частот тока на входе и выходе трансформатора	4
Какую мощность измеряет ваттметр, включённый в первичную обмотку при холостом ходе трансформатора?	Мощность номинальных потерь в трансформаторе	1
	Мощность номинальных потерь в сердечнике трансформатора	2
	Мощность потерь в обмотках при холостом ходе	3
	Мощность номинальных потерь в обмотках трансформатора	4
Ток нагрузки трансформатора увеличился в полтора раза. Как изменился магнитный поток в сердечнике трансформатора?	Увеличился в полтора раза	1
	Увеличился в три раза	2
	Уменьшился в полтора раза	3
	Не изменился	4
Вопросы	Ответы	№
Трансформатор включён в сеть промышленной частоты 50 Гц. Амплитуда магнитного потока в сердечнике трансформатора Фm=0.01 В∙с. Число витков первичной обмотки 100. Найдите ЭДС Е1	444 В	1
	222 В	2
	44,4 В	3
	100 В	4
Может ли напряжение на зажимах вторичной обмотки превышать ЭДС первичной обмотки трансформатора?	Не может, т.к. напряжение всегда меньше ЭДС	1
	Может, но только в режиме холостого хода трансформатора	2
	Может	3
	Может при условии, что трансформатор понижающий	4
Какие приборы необходимы для опыта холостого хода трансформатора?	Два вольтметра и два амперметра	1
	Два вольтметра, ваттметр, амперметр	2
	Два вольтметра	3
	Два амперметра	4
На рисунке изображена внешняя характеристика трансформатора. Какая величина откладывается по оси абсцисс?	Rн	1
	I2	2
	cos φ	3
	U1	4
Измерена мощность на входе и выходе трансформатора P1=10

В четырехпроводной трехфазной цепи произошел обрыв нулевого провода. Изменятся или нет фазные и линейные напряжения.

⇐ ПредыдущаяСтр 27 из 32Следующая ⇒

а) не изменятся, не изменятся;

б) изменятся, не изменятся;

в) изменятся, изменятся;

г) не изменятся, изменятся.

7. В симметричной трехфазной цепи, соединенной в треугольник ток в фазе СА А. Определите ток в линейном проводе А.

а) А;

б) А;

в) А;

г) необходимо больше информации для ответа на этот вопрос.

8. Симметричная нагрузка трехфазной цепи соединена в треугольник. Активная мощность, потребляемая одной фазой, равна 1000 Вт. Полная мощность трехфазной цепи составляет 3000 В А. Реактивная мощность, потребляемая трехфазной нагрузкой и угол нагрузки:

а) Вар, ; б) , ; в) Вар, ;

г) , .

 

9. Симметричная нагрузка трехфазной цепи соединена звездой. Ток в фазе равен 1 А. Токи в линейном и нулевом проводах:

а) А, А; б) А, ; в) А, ;

г) , .

 

10. В фазах трехфазной нагрузки, соединенной в треугольник установлены следующие сопротивления: , , . Является ли эта нагрузка: 1) симметричной; 2) равномерной.

а) 1. да, 2 нет; б) 1. нет, 2. да; в) 1. нет, 2. нет; г) 1. да, 2. да

Трансформаторы

Для чего предназначены трансформаторы?

а) для преобразования переменного напряжения одной величины в пере­менное напряжение другой величины без изменения частоты тока;

б) для преобразования частоты переменного тока;

в) для повышения коэффициента мощности;

г) все перечисленные выше ответы верны.

Для чего сердечник трансформатора собирают из тонких листов электротехнической стали, изолированных друг от друга?

а) для уменьшения нагревания магнитопровода;

б) для увеличения коэффициента трансформации;

в) для уменьшения коэффициента трансформации.

Где широко применяются трансформаторы?

а) в линиях электропередачи;

б) в технике связи;

в) в автоматике и измерительной технике;

г) во всех перечисленных выше областях.

 

4. Можно ли использовать повышающий трансформатор для понижения
напряжения сети?

а) можно; б) нельзя; в) затрудняюсь ответить.

5. Определите напряжение сети, в которую можно включить однофазный трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 400 В и коэффициентом трансформации 20,5.

а) 8200 В; б) 195 В; в) 4100 В.

6. Чем принципиально отличается автотрансформатор от трансформатора?а) малым коэффициентом трансформации; б) возможностью изменения коэффициента трансформации;

в) электрическим соединением первичной и вторичной цепей;

г) меньшими размерами сердечника.

 

7. Что показывает ваттметр, включенный в первичную цепь трансформа­тора, если вторичная цепь разомкнута?

а) потери энергии в сердечнике трансформатора;

б) потери энергии в первичной обмотке трансформатора;

в) потери энергии в обмотках трансформатора;

г) ничего не показывает (нуль).

 

8. Как изменятся потери в обмотках трансформатора при уменьшении
тока нагрузки в два раза?

а) уменьшатся в два раза;

б) уменьшатся в четыре раза; в) увеличатся в два раза;

г) не изменятся.

 

В каком режиме нормально работает измерительный трансформатор тока?

а) в режиме холостого хода;

б) в режиме короткого замыкания;

в) в режиме, при котором КПД максимален; г) в режиме оптимальной нагрузки.

 

10. Сколько стержней должен иметь сердечник трехфазного трансфор­матора?

а) один; б) два; в) три; г) четыре.

 

 

Электрические машины

Машины постоянного тока

Каково основное назначение коллектора в машине постоянного тока?

а) крепление обмотки якоря;

б) электрическое соединение вращающейся обмотки якоря с неподвиж­ными зажимами машины;

в) выпрямление переменного тока, индуцируемого в секциях обмотки якоря;

г) все перечисленные выше ответы.

2. Почему сердечник якоря машины постоянного тока набирают из тон­ких листов электротехнической стали, электрически изолированных друг от друга?

а) для уменьшения магнитных потерь в машине;

б) для уменьшения электрических потерь в машине;

в) для уменьшения тепловых потерь;

г) из конструктивных соображений.

3. Почему в момент пуска двигателя через обмотку якоря протекает боль­шой ток?

а) трение в подшипниках неподвижного ротора больше, чем у вращающе­гося;

б) в момент пуска активное сопротивление обмотки якоря мало;

в) в момент пуска отсутствует ЭДС в обмотке якоря;

г) по всем перечисленным выше причинам.

Рекомендуемые страницы:

эл.тех 1 без схем

Амплитуда синусоидального напряжения U_m=42,3 В, частота f= 500 Гц, начальная фаза ψ=80°. Записать уравнение напряжение. U=42,3sin(3140t+80°)

В какой цепи можно наблюдать резонанс напряжений? При последовательном соединении индуктивной катушки и конденсатора

В какой цепи можно наблюдать резонанс токов? При параллельном соединении индуктивной катушки и конденсатора

В каком соотношении находятся линейное и фазное напряжения при соединении фаз генератора «звездой»?U_Л = U_ф

В каком соотношении находятся линейные и фазные напряжения при соединении фаз генератора «треугольником»? U_Л = U_Ф

В каком соотношении находятся линейные и фазные токи при соединении симметричной нагрузки «звездой»? I_Л = I_Ф

В понижающем трансформаторе напряжение на зажимах первичной обмотки в режиме холостого хода U_1H=220 В, напряжение на зажимах вторичной обмотки U_2H=110 В. Определить коэффициент трансформации. 2;

В понижающем трансформаторе число витков первичной обмотке W₁=1000,коэффициент трансформации К=2.Определить число витков вторичной обмотки. 500;

В цепи с активным сопротивлением протекает ток i=5,64sin314t при напряжении u=7,05sin314t. Определить активную мощность. 20 Вт

Для каких элементов состоит электрическая цепь, если R, L

Для цепи с параметрами R=0, X_C=20 Ом определить функцию тока, если известно, что напряжение выражается следующей функцией u=200sin(t+30) i=10sin(t+120)

Для чего магнитопровод трансформатора набирается из листовой стали. Для уменьшения действия вихревых токов;

если количество витков вторичной обмотки в понижающем

Идеальная катушка индуктивности. Чему равен угол сдвига фаз? φ = 90°.

Идеальный конденсатор. Чему равен угол сдвига фаз φ? φ = — 90°.

Из какого опыта определяют параметры обмоток трансформатора? из опыта короткого замыкания;

Из какого опыта определяют параметры сердечника трансформатора? Из опыта холостого хода

Известны ЭДС первичной и вторичной обмоток трансформатора Е₁=130В; Е₂=10 В. Число витков первичной обмотки 2600. Найти число витков вторичной обмотки. 200

Как изменится резонансная частота колебательного контура, если емкость увеличить в 4 раза? Уменьшится в 2 раза

Как осуществить реверс трехфазного асинхронного двигателя? изменить чередование фаз подводимого напряжения

Какова скорость вращения магнитного поля трехфазного асинхронного двигателя, если число пар полюсов Р=1 3000 об/мин

Какова скорость вращения магнитного поля трехфазного асинхронного двигателя, если число пар полюсов Р=3 1000 об/мин

Какой трехфазный потребитель называется симметричным?Za=Zb=Zc=Zф=ze^jφ

Какой характер имеет цепь в режиме резонанса? Активный

Какую мощность показывает ваттметр, включенный в первичную цепь трансформатора, если вторичная цепь разомкнута Мощность, которая расходуется на перемагничивание сердечника трансформатора.

Линейный ток 17,3 А. Чему равен фазный ток, если симметричная нагрузка соединена треугольником? I_ф = 10 А

Линейный ток в симметричной трехфазной системе, соединенной по схеме «звезда» равен 5 А. Чему равен фазный ток? 5 A

Мощность на валу АД Р2=4кВт, кпд=85,5%. Определить потредляемую мощность Р1? 4,7кВт

На каком законе основан принцип действия трансформатора? на законе электромагнитной индукции;

На холостом ходу однофазного трансформатора замеры напряжения U1=6 кВ, U2=400 В, при номинальной нагрузке трансформатор потребляет 25кВА. Определить ток I2 во вторичной цепи трансформатора. Потерями трансформатора пренебречь 62,5 А

Найти частоту вращения ротора, если S=0,05; P=1; f=50 Гц. 2850 об/мин.

Напряжение и ток электрической цепи =120е^j100, =5е^j70. Определить активную, реактивную мощности P = 520 Вт, Q = 300 ВАр

Определить суммарные потери мощности трансформатора, если Р₁=1000Вт; Р₂=860Вт. 140Вт;

Определить индуктивность катушки, активным сопротивлением которой можно пренебречь, если при U=5B и f=50 Гц и по ней протекает ток I=0,025 А. 0,64 Гн

Определить количество витков первичной обмотки трансформатора,

Определить потери мощности в трансформаторе, если потребляемая мощность 1000 кВт, А кпд=0,95. 50кВт

Определить потери в стали трансформатора, если потери в меди ∆P_Cu=15Вт, мощность потребляемая из сети Р1=200 Вт, кпд=0,9. 5 Вт

По результатам опыта короткого замыкания: P_К = 800 Вт,U_к = 20В,I_к = 100 A определить параметры схемы замещения трансформатора.

Полная мощность S=1000 ВА, активная Р=600Вт. Найти коэффициент мощности. 0,6

Полная мощность, потребляемая трехфазная нагрузкой S=1000 ВА, активная Р=600Вт. Найти коэффициент мощности. 0,6

Почему сердечники статора и ротора асинхронных двигателей набираются из листов электротехнической стали? для уменьшения потерь мощности от вихревых токов и перемагничивания

Симметричный трехфазный потребитель, соединенный в треугольник подключен к трехфазной сети U_Л = 220 В, сопротивление фазы потребителя равно 11 Ом. Определить линейный ток. 38 A

Ток в цепи =5ej45 , сопротивление z=8ej15.Определить напряжение. 40 ej60

трансформаторе 500,а коэффициент трансформации 4. 2000;

Фазное напряжение в симметричной трехфазной системе, соединенной по схеме «звезда», равно 127 В. Чему равно линейное напряжение? 220 В

Частота вращения магнитного поля 1500 об/мин. Частота ротора 1470 об/мин. Определить скольжение. 2%

Чему равен ток в нулевом проводе при симметричной нагрузке. I_Л – ток в линейном проводе.

Чему равен угол сдвига фаз между током и напряжением при резонансе?φ=0^o

Чем отличается асинхронный двигатель с фазным ротором от асинхронного двигателя к короткозамкнутым ротором? Конструкцией обмотки ротора

Электротехника и электроника Трансформаторы. Принцип действия трансформатора и его уравнения

Трансформатор – это статический электромагнитный аппарат, преобразующий величину переменного напряжения при неизменной частоте.Классификация трансформаторов:
По количеству фаз: однофазные и трехфазные
По виду магнитопровода: стержневые, броневые,
тороидальные
По назначению: силовые (питающие),
измерительные (расширяют пределы измерения
приборов) и специальные (например сварочные)
По значению выходного напряжения: понижающие
и повышающие

Виды однофазных трансформаторов

а) – стержневой трансформатор (обмотки
разнесены на два стержня)
б) – броневой трансформатор (обмотки
наматываются одна поверх другой, обмотка
высшего напряжения находится на обмотке
низшего напряжения)

Устройство однофазного трансформатора

Замкнутый магнитопровод (шихтован) набран из
листов электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм,
изолированных лаком (для уменьшения потерь на
вихревые токи). Верхняя часть магнитопровода – ярмо, там
где одеты обмотки – стержень.
Обмотки из медного провода располагаются на стержнях,
изолированы от них. Первичная обмотка запитывается от
сети, а к вторичной присоединяют нагрузку.

Принцип работы однофазного трансформатора основан на явлении взаимоиндукции и законе электромагнитной индукции

При подключении первичной
обмотки трансформатора в сеть по
обмотке протекает переменный
ток, который создает в
магнитопроводе переменный
магнитный поток Ф, он
замыкается, пронизывая витки
вторичной обмотки, и наводит там
по закону электромагнитной
индукции ЭДС. Эту ЭДС и
используют для питания нагрузки.
Преобразование напряжения
достигается за счет разного
количества витков обмоток.

Коэффициент трансформации показывает во сколько раз происходит изменение переменного напряжения

Ê òð
U1 W1 I 2
U 2 W2 I1
E1 4.44 f W1 Ô
E2 4.44 f W2 Ô
Формула трансформаторной ЭДС:
W – количество витков
Ф – магнитный поток (Вб)
f — частота переменного тока (Гц)

Режим холостого хода – к первичной обмотке подведено номинальное напряжение, в ней протекает минимальный ток, а вторичная

обмотка разомкнута.
*
*
W
~U1
~U2
Ваттметр включенный
в цепь первичной
обмотки измерит
потери холостого
хода, которые идут
на перемагничивание
железа (МАГНИТНЫЕ
ПОТЕРИ)

Режим короткого замыкания – к первичной обмотке подведено 5-10% от номинального напряжения, а вторичная обмотка замкнута, в ней

протекает максимальный ток.
*
~5-10% U1
*W
Ваттметр включенный
в цепь первичной
обмотки измерит
потери короткого
замыкания, которые
идут на нагрев
проводников обмотки
(ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
ПОТЕРИ)

Коэффициент полезного действия трансформатора

P2
100
P1
Р1 = U · I
– потребляемая из сети мощность
Р2 = Р1 — (Рэл+Рм)
– полезная мощность,
отдаваемая нагрузке
Рэл+Рм
мощности
– электрические и магнитные потери

Трехфазные трансформаторы

В ЛЭП используют мощные трехфазные силовые трансформаторы.

Магнитопровод
имеет три
стержня, на
каждом
расположено по
две обмотки
каждой фазы
концентрично.

Принципиальная схема трехфазного трансформатора 1 – магнитопровод 2- первичная обмотка 3 – вторичная обмотка

Трехфазный силовой трансформатор

1 – переключатель (изменяет
коэффициент трансформации на
5%)
2- изоляторы выводов обмотки
высшего напряжения
3 – изоляторы обмотки низшего
напряжения
4 – маслоуказатель
5 – расширительный бак
6 – теплообменные трубы
7 – бак с трансформаторным
маслом
8 — стержень магнитопровода
9 – обмотка низшего
напряжения
10 – обмотка высшего
напряжения

Для подключения трансформатора к ЛЭП на крышке бака есть выводы- фарфоровые изоляторы с медными стержнями.

А В С – выводы высшего напряжения
а в с – выводы низшего напряжения
О – вывод нулевого провода

Коэффициент трансформации трехфазного трансформатора зависит от способа включения обмоток и может изменяться в 1,7 раз

а)Ктр =Uл1/Uл2= Uф1/ Uф2

б)Ктр =Uл1/Uл2= 1,7·Uф1/ Uф2
В)
Ктр =Uл1/Uл2= Uф1 / 1,7· Uф2

Специальные трансформаторы

Автотрансформатор – это трансформатор, часть первичной обмотки которого принадлежит вторичной, поэтому у него можно плавно

изменять коэффициент трансформации, т.е. напряжение на выходе
варьируется.
1 – регулятор
2 – бегунок (перемещается
по виткам обмотки)
3 – тороидальный
магнитопровод с
намотанной на него медной
обмоткой

Принцип работы автотрансформатора

Бегунок, перемещаясь
по виткам первичной
обмотки, отделяет их
часть для вторичной,
отдавая напряжение на
нагрузку, чем больше
витков, тем больше
напряжение на
нагрузке.
Применяется регулятор переменного
напряжения (ЛАТР) для
запуска асинхронных
машин.

Измерительные трансформаторы – расширяют пределы измерения приборов на переменном токе за счет разницы количества витков

первичной и вторичной
обмоток.
Измерительный
трансформатор
тока работает в
режиме короткого
замыкания, через
него можно
включить
амперметр и
токовую катушку
ваттметра.

Измерительный

трансформатор
напряжения
работает в режиме
холостого хода,
через него можно
включить
вольтметр,
герцметр и
вольтметровую
катушку ваттметра.

Сварочный трансформатор используется для получения электрической дуги, используемой для сварки.

Трансформатор должен легко переходить из режима
холостого хода в режим короткого замыкания. Для
этого у него увеличивают поток рассеивания, чтобы
получить падающую внешнюю характеристику.

Сварочный трансформатор типа ТСК с раздвижными обмотками

3 – стальной
сердечник
4 – рукоять для
раздвижения
обмоток
5и6–
раздвижные
обмотки

Сварочные трансформаторы типа СТН– с дроссельными катушками, которые увеличивающими поток рассеивания, служат для регулирования

сварочного тока.
1 – трансформатор
2 – регулятор
3 – сварочный
электрод
4 — плита

30 ноября30 ноября 1876 года, дата получения патента Яблочковым Павлом Николаевичем, считается датой рождения первого трансформатора. Это был трансформатор с разомкнутым сердечником, представлявшим собой стержень, на который наматывались обмотки.1876 года патентаЯблочковым Павлом Николаевичем Первые трансформаторы с замкнутыми сердечниками были созданы в Англии в 1884 году братьями Джоном и Эдуардом Гопкинсон [. В 1885 г. венгерские инженеры фирмы «Ганц и К°» Отто Блати, Карой Циперновский и Микша Дери изобрели трансформатор с замкнутым магнитопроводом, который сыграл важную роль в дальнейшем развитии конструкций трансформаторов.1884 году

Трансформа́тор (от лат. transformo преобразовывать) это статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток на каком-либо магнитопроводе и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений) переменного тока без изменения частоты системы (напряжения) переменного токалат. магнитопроводеэлектромагнитной индукции

Трансформа́тор Те́слы единственное из изобретений Николы Теслы, носящих его имя сегодня. Это классический резонансный трансформатор, производящий высокое напряжение при высокой частоте. Оно использовалось Теслой в нескольких размерах и вариациях для его экспериментов. «Трансформатор Теслы» также известен под названием «катушка Теслы». Прибор был создан 22 сентября 1896 года и заявлен как «Аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала».

Трансформатор осуществляет преобразование напряжения переменного тока в самых различных областях применения электроэнергетике, электронике и радиотехнике. Конструктивно трансформатор может состоять из одной (автотрансформатор) или нескольких изолированных проволочных, либо ленточных обмоток (катушек), охватываемых общим магнитным потоком, намотанных, как правило, на магнитопровод (сердечник) из ферромагнитного магнито-мягкого материала.автотрансформатормагнитопроводферромагнитного магнито-мягкого

Устройство трансформатора. Две катушки с разными числами витков одеты в стальной сердечник Катушка, подключенная к источнику – первичная катушка. (N 1, U 1, I 1) Катушка, подключенная к потребителю – вторичная катушка. (N 2, U 2, I 2) N-число витков. U-напряжение. I-сила тока.

Работа трансформатора основана на двух базовых принципах: 1.Изменяющийся во времени электрический ток создаёт изменяющееся во времени магнитное поле (электромагнетизм)электрический токмагнитное полеэлектромагнетизм 2.Изменение магнитного потока, проходящего через обмотку, создаёт ЭДС в этой обмотке (электромагнитная индукция)ЭДСэлектромагнитная индукция На одну из обмоток, называемую первичной обмоткой, подаётся напряжение от внешнего источника. Протекающий по первичной обмотке переменный ток создаёт переменный магнитный поток в магнитопроводе. В результате электромагнитной индукции, переменный магнитный поток в магнитопроводе создаёт во всех обмотках, в том числе и в первичной, ЭДС индукции, пропорциональную первой производной магнитного потока, при синусоидальном токе сдвинутой на 90° в обратную сторону по отношению к магнитному потоку.магнитный потокэлектромагнитной индукцииЭДСпервой производной В некоторых трансформаторах, работающих на высоких или сверхвысоких частотах, магнитопровод может отсутствовать.

Режим холостого хода Данный режим характеризуется разомкнутой вторичной цепью трансформатора, вследствие чего ток в ней не течёт. С помощью опыта холостого хода можно определить КПД трансформатора, коэффициент трансформации, а также потери в сердечнике.КПД

Коэффициент трансформации Вывод: если K N 1 или U 2 >U 1, то трансформатор повышающий; если K>1если N 2 1если N 2 U 1, то трансформатор повышающий; если K>1если N 2 1если N 2 «> U 1, то трансформатор повышающий; если K>1если N 2 1если N 2 «> U 1, то трансформатор повышающий; если K>1если N 2 1если N 2 » title=»Коэффициент трансформации Вывод: если K N 1 или U 2 >U 1, то трансформатор повышающий; если K>1если N 2 1если N 2 «> title=»Коэффициент трансформации Вывод: если K N 1 или U 2 >U 1, то трансформатор повышающий; если K>1если N 2 1если N 2 «>

Поэтому для наиболее выгодной транспортировки электроэнергии в электросети многократно применяют трансформаторы: сначала для повышения напряжения генераторов на электростанциях перед транспортировкой электроэнергии, а затем для понижения напряжения линии электропередач до приемлемого для потребителей уровня. Применение в электросетях Поскольку потери на нагревание провода пропорциональны квадрату тока через провод, при передаче электроэнергии на большое расстояние выгодно использовать очень большие напряжения и небольшие токи. Из соображений безопасности и для уменьшения массы изоляции в быту желательно использовать не столь большие напряжения.

Применение в источниках питания. Компактный трансформатор Для питания разных узлов электроприборов требуются самые разнообразные напряжения. Например, в телевизоре используются напряжения от 5 вольт, для питания микросхем и транзисторов, до 20 киловольт, для питания анода кинескопа. Все эти напряжения получаются с помощью трансформаторов (напряжение 5 вольт с помощью сетевого трансформатора, напряжение 20 кВ с помощью строчного трансформатора). В компьютере также необходимы напряжения 5 и 12 вольт для питания разных блоков. Все эти напряжения преобразуются из напряжения электрической сети с помощью трансформатора со многими вторичными обмотками.

Применение в источниках электропитания. Для питания разных узлов электроприборов требуются самые разнообразные напряжения. Блоки электропитания в устройствах, которым необходимо несколько напряжений различной величины содержат трансформаторы с несколькими вторичными обмотками или содержат в схеме дополнительные трансформаторы. Например, в телевизоре с помощью трансформаторов получают напряжения от 5 вольт (для питания микросхем и транзисторов) до нескольких киловольт (для питания анода кинескопа через умножитель напряжения).телевизорекинескопаумножитель напряжения

Силовой трансформатор трансформатор, предназначенный для преобразования электрической энергии в электрических сетях и в установках, предназначенных для приёма и использования электрической энергии. Слово «силовой» отражает работу данного вида трансформаторов с большими мощностями. Необходимость применения силовых трансформаторов обусловлена различной величиной рабочих напряжений ЛЭП (кВ), городских электросетей (как правило 6 кВ), напряжения, подаваемого конечным потребителям (0,4 кВ, они же 380/220 В) и напряжения, требуемого для работы электромашин и электроприборов (самые различные от единиц вольт до сотен киловольт). ЛЭП

ТРАНСФОРМАТОРЫ, устройство, принцип действия

Выполнил: учитель физики

МБОУ Ишунский УВК

муниципального образования

Красноперекопский район

Республики Крым

Бургу Николай Амвросиевич

Цели урока:

• изучить назначение, устройство и принцип действия трансформатора;
• научиться определять КПД трансформатора;
• применение трансформатора.

Трансформатор –

• устройство, применяемое для повышения или понижения переменного напряжения и силы электрического тока.

История создания трансформатора

• В 1831 году английским физиком Майклом Фарадеем было открыто явление электромагнитной индукции, которое легло в основу работы трансформатора. В этом же году появилось его схематическое изображение. Хоть Фарадей в своих опыта и использовал подобие современного трансформатора, однако основное свойство трансформатора – трансформация токов и напряжений, было открыто позже.
• В 1848 году французским механиком Г.Румкорфом была изобретена индукционная катушка (индуктивность) – прообраз трансформатора.
• Датой же рождения первого трансформатора считается 30 ноября 1876 года , когда русский изобретатель П. Н. Яблочков получил патент на трансформатор с разомкнутым сердечником. Это был стержень с намотанными на него обмотками.
• В 1884 году в Англии братьями Джоном и Эдуардом Гопкинсонами был создан первый трансформатор с замкнутым сердечником.
• В конце 1880-х инженером Д. Свинберном было изобретено масляное охлаждение трансформатора – это повысило надежность и долговечность его обмоток.
• В 1889 году русский электротехник М. О. Доливо-Добровольский вместе с предложенной им трехфазной системой переменного тока создал первый трехфазный трансформатор.
• Дальнейшее развитие трансформаторов сводилось к усовершенствованию материала сердечника, что позволило снизить потери и значительно увеличить эффективность трансформаторов.

Стальной сердечник

Стальной сердечник

• Внешний вид разобранного трансформатора

Элементы трансформатора:

Пластины стального сердечника

Пластины стального сердечника

Катушка с проволочной обмоткой

Работа трансформатора

Первичная обмотка

Вторичнаяобмотка

1 трансформатор является понижающим, а при K »

Работа трансформатора на холостом ходу

• Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции
• При прохождении переменного тока по первичной обмотке в сердечнике появляется переменный магнитный поток, который возбуждает ЭДС индукции в каждой обмотке. Сердечник концентрирует магнитное поле, так что магнитный поток существует практически только внутри сердечника и одинаков во всех его сечениях. В режиме холостого хода , то есть при разомкнутой цепи вторичной обмотки, ток в первичной обмотке весьма мал из-за большого индуктивного сопротивления обмотки. В этом режиме трансформатор потребляет небольшую мощность.
• Если полную ЭДС индукции, возникающую в первичной обмотке (имеющей N 1 витков) обозначить как ε 1 , а полную ЭДС индукции, возникающую во вторичной обмотке (N 2 витков) как ε 2 , то имеет место следующее соотношение:

• Активное сопротивление обмоток трансформатора мало, и им можно пренебречь. В этом случае модуль напряжения на зажимах катушки приблизительно равен модулю ЭДС индукции.
• Величина K называется коэффициентом трансформации. При K 1 трансформатор является понижающим, а при K

Работа трансформатора под нагрузкой

• Если к концам вторичной обмотки присоединить нагрузку, потребляющую электроэнергию, то сила тока во вторичной обмотке уже не будет равна нулю. Появившийся ток создает в сердечнике свой переменный магнитный поток, который по правилу Ленца должен уменьшить изменения магнитного потока в сердечнике. Уменьшение амплитуды колебаний результирующего магнитного потока должно уменьшить и ЭДС индукции в первичной обмотке. Но это невозможно, так как модуль напряжения на зажимах первичной катушки по прежнему приблизительно равен модулю ЭДС индукции. Поэтому при замыкании цепи вторичной обмотки автоматически увеличивается сила тока в первичной обмотке. Его амплитуда возрастает таким образом, чтобы восстановить прежнее значение амплитуды колебаний результирующего магнитного потока. Мощность в первичной цепи при нагрузке трансформатора, близкой к номинальной, приблизительно равна мощности во вторичной цепи:

• Таким образом, повышая с помощью трансформатора напряжение в несколько раз, мы во столько же раз уменьшаем силу тока (и наоборот).

Виды трансформаторов:

• Силовой трансформатор

Данный вид трансформатора предназначен для преобразования электрической энергии в электрических сетях и в установках, предназначенных для приёма и использования электрической энергии.

• Трансформатор тока

Трансформатор тока – трансформатор, предназначенный для измерения больших токов.

Этот вид трансформаторов широко используются для измерения электрического тока и в устройствах релейной защиты электроэнергетических систем, отсюда – требования к максимальной точности.

• Трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения – трансформатор, предназначенный для преобразования высокого напряжения в низкое в цепях, в измерительных цепях и цепях РЗиА (релейной защиты и автоматики). Применение этого вида трансформатора позволяет изолировать логические цепи защиты и цепи измерения от цепи высокого напряжения.

• Автотрансформатор

Автотрансформатор – вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую и имеют за счёт этого не только электромагнитную связь, но и электрическую. Преимуществом этого вида трансформатора является достаточно высокий КПД (преобразованию подвергается только часть мощности).

• Импульсный трансформатор

Этот вид трансформатора предназначен для преобразования импульсных сигналов с длительностью импульса до десятков микросекунд с минимальным искажением формы импульса.

• Разделительный трансформатор

Разделительный трансформатор – трансформатор, первичная обмотка которого электрически не связана с вторичными обмотками. При работе с этим видом трансформатора нет угрозы поражения током при одновременном прикасании к земле и токоведущим частям (или нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением из-за повреждения изоляции).

• Пик-трансформатор

Пик-трансформатор – трансформатор, преобразующий синусоидальное напряжение в импульсы пикообразной формы. Данный вид трансформаторов применяется для управления тиристорами либо другими полупроводниковыми и электронными устройствами.

Силовой трансформатор

Трансформатор

Импульсный

Трансформатор

напряжения

трансформатор

Автотрансформатор

ЗАКРЕПЛЕНИЕ

1. На каком принципе базируется работа трансформатора?

2. Можно ли трансформировать постоянный ток?

3. Почему нагруженный трансформатор потребляет очень мало энергии?

4. Для чего сердечник трансформатора набирают из тонких стальных пластин, изолированных друг от друга?

5. Виды трансформаторов по принципу работы и по применению?

6. Сколько витков должна иметь вторичная обмотка трансформатора для повышения напряжения от 220В до 11 000В, если в первичной обмотке 20 витков?

7. Какую роль играет трансформатор в жизни человека?

Режим короткого замыкания Так как ток I 2к во вторичной обмотке велик, то даже при малом входном напряжении U 1k ток в первичной обмотке I 1k достигает больших значений. Это может привести к перегреву или даже перегоранию одной из обмоток трансформатора.

Режим нагрузки Ток вторичной обмотки I 2 оказывает существенное влияние на ток в первичной обмотке I 1. Это обусловлено встречным включением обмоток, при котором общий магнитный поток в первичной обмотке равен разности магнитных потоков, создаваемых в ней токами первичной и вторичной обмоток: магнитный поток от тока I 2 уменьшает общий магнитный поток через первичную обмотку, а стало быть, уменьшает суммарную, индуцируемую в ней ЭДС, что приводит к увеличению тока I 1 в ней до такой его величины, при которой ее суммарная ЭДС совместно с падением напряжения на активном сопротивлении и, уравновесят приложенное к первичной обмотке напряжение U 1.

Особенности автотрансформаторов Ток в общей части обмотки автотрансформатора меньше, чем в остальной ее части, поскольку по общей части обмотки протекают почти встречные токи первичной и вторичной цепей. Мощность первичной цепи передается во вторичную цепь как электромагнитным (трансформаторным), так и электрическим способами.

Достоинства автотрансформаторов: экономичность обмоточные материалы расходуются только на одну обмотку; меньшие потери в меди и больший КПД — токи в общей части направлены встречно; возможность плавной регулировки напряжения U 2 вторичной цепи при непрерывном скольжении контакта по зачищенной поверхности витков.

Конструкция трансформаторов Конструктивное исполнение трансформатора зависит от его назначения и области применения. Однако почти все трансформаторы имеют одни и те же главные конструктивные элементы магнитную систему и обмотки. Наиболее широко применяются силовые трансформаторы, которые служат для передачи электрической энергии и распределения ее между потребителями.

Плотность тока в обмотках Плотность тока в обмотках выбирают по условиям нагрева в пределах (1-2,5)·10 6 А/м 2 в сухих и (2-4,5)·10 6 А/м 2 в масляных в зависимости от мощности и конструктивного выполнения трансформатора. По условиям технологии максимальное сечение круглого проводника выбирается примерно до 20 мм 2, а прямоугольного 80 мм 2. Предельный ток одного проводника соответственно 45 и 360 А.

Элементы обмотки Основным элементом обмотки является виток, который выполняется одним или группой параллельных проводов. Ряд витков на цилиндрической поверхности называется слоем. Витки могут группироваться в катушки. По направлению намотки обмотки делятся на правые и левые подобно резьбе винта. Большинство обмоток трансформаторов выполняются с левой намоткой для удобства изготовления.

Разновидности обмоток Определяющими для конструкции обмотки являются число витков, сечение витка и класс напряжения. По способу размещения обмоток на стержне различают обмотки концентрические и дисковые или чередующиеся. По конструктивно-технологическим признакам обмотки делятся на следующие основные типы: цилиндрические, винтовые и непрерывные.

Разновидности обмоток Обмотки каждого из этих типов могут подразделяться на одно- или многослойные цилиндрические, одно- или многоходовые винтовые, дисковые, переплетенные. В мощных трансформаторах, предназначенных для питания электропечей, применяют обмотки из листовой меди или алюминия, а также кованые катушки выполненные из шинной меди или алюминия.

Цилиндрические слоевые обмотки Цилиндрические слоевые обмотки выполняются из проводов прямоугольного или круглого сечения. Слои обмотки составляют витки, наматываемые по винтовой линии. При намотке каждый виток слоя укладывают вплотную к предыдущему витку в направлении высоты обмотки. Переход из слоя в слой осуществляется в процессе намотки без пайки. Витки состоят из одного или нескольких параллельных проводов, располагаемых обычно рядом в осевом направлении.

Катушечная многослойная цилиндрическая обмотка состоит из ряда последовательно соединенных многослойных катушек. Такое разделение необходимо для уменьшения напряжения между слоями. Обычно катушечные обмотки выполняют в виде последовательно соединенных парных (двойных) катушек.

Дисковые катушечные обмотки Дисковые катушечные обмотки состоят из ряда одинарных или двойных катушек. Число витков в одной катушке достигает 2025, число параллельных проводников в витке — до 8. Витки катушки намотаны один на другой по спирали в радиальном направлении. Намотанные катушки собирают на шаблоне и соединяют пайкой. Осевые и радиальные каналы образуются П-образными замковыми прокладками. Такие обмотки широко применяются в высоковольтных трансформаторах в качестве входных катушек.

Винтовые обмотки Винтовая обмотка состоит из ряда витков, наматываемых по винтовой линии. В трансформаторах большой мощности число параллельных проводников может достигать многих десятков. Винтовые обмотки бывают одно-, двух- и многоходовыми. Двухходовые и многоходовые обмотки состоят соответственно из двух или более отдельных винтовых обмоток, вмотанных одна в другую. Каналы для охлаждения образуются так же, как и в непрерывной обмотке.

Непрерывные обмотки Непрерывная обмотка состоит из ряда катушек, расположенных в осевом направлении и соединенных между собой последовательно без пайки. Число катушек в обмотке — от 30 до 150. Витки в катушке наматываются плашмя по спирали в радиальном направлении. Катушки наматываются на рейках, образующих вертикальные каналы. На рейки надеваются прокладки, создающие радиальные каналы между катушками.

Непрерывные обмотки Каждый виток обмотки может состоять из одного или нескольких параллельных проводов. Путем перестановки (транспозиции) параллельных проводов на переходах из катушки в катушку обеспечивается выравнивание их активного и индуктивного сопротивлений.

Трехфазный броневой трансформатор Трехфазный броневой трансформатор получается из трех однофазных, если их поставить друг на друга. При такой конструкции потоки в ярмах равны половине потока в стержнях. 1, 2, 3 обмотки НН фаз А, В, С; 1, 2″, 3″ обмотки ВН фаз А, В, С.

Конструкция силовых трансформаторов В силовых трансформаторах мощностью свыше 100 МВ·А и напряжениями 220 кВ и выше применяют бронестержневую или многостержневую конструкцию. Эта конструкция получается из стержневой, если добавить два стержня,закрывающих обмотки двух фаз, расположенных на крайних стержнях трехфазного стержневого трансформатора. По сравнению со стержневыми бронестержневые трансформаторы имеют меньшую высоту магнитопроводов, что очень важно при транспортировке, так как позволяет им лучше вписаться в железнодорожные габариты.

Стыковые конструкции Стержни и ярма собираются отдельно и крепятся друг с другом стяжными шпильками. В месте стыков ставятся изоляционные прокладки, которые устраняют замыкание листов стали стержней и ярм. Немагнитные зазоры при стыковой конструкции увеличивают магнитное сопротивление, что приводит к увеличению тока холостого хода. Поэтому стыковые соединения применяются редко, хотя стыковые конструкции менее трудоемки.

Материал магнитной системы В качестве материала магнитной системы используется главным образом холоднокатаная текстурованная электротехническая сталь марок 3413, 3404, 3405, 3406, которая поставляется на заводы в рулонах. Толщина стали 0,3; 0,35; 0,5 мм. Сталь толщиной 0,3 и 0,35 мм имеет электроизоляционное нагревостойкое покрытие, а сталь толщиной 0,5 мм не имеет электроизоляционного покрытия. Применение этой стали позволило повысить магнитную индукцию в магнитопроводах силовых трансформаторов до 1,71,8 Тл при одновременном уменьшении массы, потерь и тока холостого хода.

Шихтованные конструкции В шихтованных конструкциях стержни и ярма не являются отдельными элементами, а их пластины переплетаются (шихтуются) в смежных слоях. Магнитная система собирается из отдельных слоев, каждый из которых состоит из одной или нескольких пластин, уложенных в слое встык. По форме стыка шихтованные магнитные системы могут выполняться с прямым и косым стыками, что необходимо для уменьшения длины участков магнитной цепи, на которых направление магнитного потока не совпадает с направлением прокатки электротехнической стали.

55 Схемы и группы соединений В однофазных трансформаторах начала обмоток обозначаются А, а, а концы X, х. Большие буквы относятся к обмоткам высшего напряжения, а малые к обмоткам низшего напряжения. В трехфазных трансформаторах начала обмоток высшего напряжения обозначаются А, В, С, а концы X, У,Z. Начала обмоток низшего напряжения а, в, с, а концы х, у,z. Нулевые точки О и о. Если есть третья обмотка среднего напряжения, используются обозначения А m, B m, С m и Х т, У m,Z т.

Группы соединений однофазных трансформаторов Дня однофазных трансформаторов возможны две группы соединений: нулевая и шестая. Для нулевой (или двенадцатой) сдвиг между напряжениями равен 0° — минутная и часовая стрелки совпадают. Для шестой группы сдвиг между напряжениями 180°, стрелки показывают 6 ч. Эти группы обозначаются соответственно I/I-0 и I/I-6. Стандартизована и применяется группа 0.

Схемы и группы соединений Принято сдвиг фаз между линейными напряжениями обмоток характеризовать положением стрелок на циферблате часов. Электродвижущую силу обмотки высшего напряжения совмещают с минутной стрелкой и устанавливают на цифре 12. Часовая (малая) стрелка совмещается с напряжением обмотки низшего напряжения.

Схемы и группы соединений В трехфазных и многофазных трансформаторах наибольшее применение имеют схемы соединения в звезду и треугольник. Схема соединения в зигзаг применяется редко, а другие комбинации соединений обмоток практически не применяются. Схема соединения в звезду обозначается буквой Y, соединения в треугольник, в зигзаг Z.

Группы соединений трехфазных систем В трехфазной системе схемы соединений Y и образуют 12 групп соединений со сдвигом фаз линейных напряжений на 30°, что соответствует 12 цифрам циферблата часов. Стандартизованы две группы соединений Y/Y-О и Y/-11 со сдвигом фаз 0° и 330°. В эксплуатации вполне достаточно иметь две группы соединений и не выпускать 10 остальных групп.
Определение группы соединений Соединяют одноименные выводы обмоток высшего и низшего напряжений, например А и а. Присоединяют трансформатор к сети с симметричным напряжением и измеряют напряжения между выводами трансформатора. По измеренным напряжениям строят векторную диаграмму, которая должна совпасть с одной из диаграмм таблицы 1. После этого определяют группу соединения трансформатора.

Тест на обрыв и короткое замыкание на трансформаторе

Эти два испытания трансформатора выполняются для определения параметров эквивалентной схемы трансформатора и потерь трансформатора. Испытание на обрыв цепи и испытание на короткое замыкание на трансформаторе очень экономичны и удобны, поскольку они выполняются без фактической нагрузки трансформатора.

Испытание на обрыв цепи или без нагрузки на трансформаторе

Испытание на обрыв цепи или испытание без нагрузки на трансформаторе выполняется для определения «потерь без нагрузки (потерь в сердечнике)» и «тока холостого хода I ₀ ».Принципиальная схема для проверки обрыва цепи показана на рисунке ниже.

Обычно обмотка высокого напряжения (ВН) остается разомкнутой, а обмотка низкого напряжения (НН) подключается к обычному источнику питания. Ваттметр (W), амперметр (A) и вольтметр (V) подключаются к обмотке низкого напряжения, как показано на рисунке. Теперь приложенное напряжение медленно увеличивается от нуля до нормального номинального значения на стороне низкого напряжения с помощью вариакросигнала. Когда приложенное напряжение достигает номинального значения обмотки НН, снимаются показания всех трех приборов.

Показание амперметра дает ток холостого хода I ₀ . Поскольку I ₀ сам по себе очень мал, падениями напряжения из-за этого тока можно пренебречь.

Входная мощность отображается ваттметром (Вт). А поскольку другая сторона трансформатора замкнута, выходная мощность отсутствует. Следовательно, эта входная мощность состоит только из потерь в сердечнике и потерь в меди. Как описано выше, ток холостого хода настолько мал, что этими потерями в меди можно пренебречь. Следовательно, теперь потребляемая мощность почти равна потерям в сердечнике.Таким образом, показания ваттметра показывают потери в сердечнике трансформатора.

Иногда к обмотке ВН подключают вольтметр с высоким сопротивлением. Хотя вольтметр подключен, обмотку ВН можно рассматривать как разомкнутую цепь, так как ток через вольтметр пренебрежимо мал. Это помогает найти коэффициент трансформации напряжения (K).

Две составляющие тока холостого хода можно представить как:

I _μ = I ₀ sinΦ ₀ и I _w = I ₀ cosΦ ₀ .
cosΦ ₀ (коэффициент мощности без нагрузки) = Вт / (В ₁ I ₀ ). … (W = показание ваттметра)

Отсюда параметры шунта эквивалентной схемы трансформатора (X ₀ и R ₀ ) могут быть рассчитаны как

X ₀ = V ₁ / I _μ и R ₀ = V ₁ / I _w .

(Эти значения относятся к низковольтной стороне трансформатора.)
Следовательно, видно, что испытание обрыва цепи дает параметры сердечника трансформатора и шунта эквивалентной схемы.

Тест на короткое замыкание или полное сопротивление трансформатора

Схема подключения для испытания на короткое замыкание или импеданса трансформатора показана на рисунке ниже. Сторона низкого напряжения трансформатора замкнута накоротко, а ваттметр (W), вольтмер (V) и амперметр (A) подключены к стороне высокого напряжения трансформатора. Напряжение подается на сторону ВН и увеличивается от нуля до тех пор, пока показание амперметра не станет равным номинальному току. Все показания снимаются при этом номинальном токе.

Показание амперметра дает первичный эквивалент тока полной нагрузки (I _sc ).

Напряжение, приложенное для тока полной нагрузки, очень мало по сравнению с номинальным напряжением. Следовательно, потерями в сердечнике из-за небольшого приложенного напряжения можно пренебречь. Таким образом, показание ваттметра можно принять за потери в меди в трансформаторе.

Следовательно, W = I _sc ² R _eq ……. (где R _eq — эквивалентное сопротивление трансформатора)
Z _экв = V _sc / I _sc .

Следовательно, эквивалентное реактивное сопротивление трансформатора можно рассчитать по формуле Z _экв ² = R _экв ² + X _экв ² .

Эти значения относятся к стороне ВН трансформатора.
Следовательно, видно, что испытание на короткое замыкание дает потери в меди трансформатора и примерные эквивалентные сопротивление и реактивное сопротивление трансформатора.

Почему трансформаторы указаны в кВА?

Из приведенных выше испытаний трансформатора видно, что потери в Cu в трансформаторе зависят от тока, а потери в стали зависят от напряжения.Таким образом, общие потери в трансформаторе зависят от вольт-ампера (ВА). Он не зависит от фазового угла между напряжением и током, т.е. потери в трансформаторе не зависят от коэффициента мощности нагрузки. Это причина , по которой трансформаторы рассчитаны на кВА.

Тест на обрыв и короткое замыкание на трансформаторе

В этом руководстве мы узнаем, что такое проверка обрыва цепи и проверка короткого замыкания в контексте трансформаторов, как выполнить проверку обрыва цепи и короткого замыкания на трансформаторе, рассчитать эффективность этих испытаний на обрыв и короткое замыкание, а также рассчитать регулирование.

Введение

Можно предсказать производительность трансформатора при различных уровнях нагрузки, зная все параметры эквивалентной схемы. Эти параметры схемы представлены в виде данных испытаний трансформатора на обрыв цепи (OC) и короткое замыкание (SC). Без фактической нагрузки трансформатора эти два оцененных испытания дают результаты, которые используются для определения параметров эквивалентной схемы.

По этим параметрам мы можем легко определить КПД и регулировку трансформатора при любом коэффициенте мощности, а также при любых условиях нагрузки.Этот метод определения параметров трансформатора называется методом косвенной нагрузки.

В этом руководстве описывается, как выполнять эти тесты, как определять эквивалентные параметры из тестовых данных, а также значимость стороны ВН или НН, на которой должны выполняться вычисления.

Проверка обрыва цепи или холостого хода трансформатора

Этот тест проводится для определения параметров параллельной или холостой ветви эквивалентной схемы трансформатора. Этот тест дает результаты по потерям в стали и значениям тока холостого хода, поэтому мы можем определить параметры ветви холостого хода с помощью простых расчетов.

Как видно из названия, клеммы нагрузки вторичной стороны трансформатора остаются открытыми, а входное напряжение подается на первичную сторону. Поскольку этот тест проводится без приложения нагрузки, этот тест также называется тестом без нагрузки.

Как выполнить тест на обрыв цепи?

Испытание на обрыв цепи (OC) выполняется путем подключения стороны низкого напряжения (в качестве первичной) трансформатора к источнику переменного тока через вариак, амперметр, вольтметр и ваттметр. Клеммы вторичной стороны или стороны ВН остаются открытыми, и в некоторых случаях к ним подключается вольтметр для измерения вторичного напряжения.

Вольтметр первичной стороны считывает приложенное к трансформатору напряжение, амперметр считывает ток холостого хода, ваттметр показывает входную мощность и переменный ток, используемый для изменения напряжения, подаваемого на трансформатор, чтобы номинальное напряжение подавалось с номинальной частотой. Схема испытания OC трансформатора показана на рисунке ниже:

Когда на трансформатор подается однофазное питание, номинальное значение первичного напряжения регулируется путем изменения переменной. При этом номинальном напряжении следует снимать показания амперметра и ваттметра.Из этого теста мы получаем номинальное напряжение V _O , входной ток или ток холостого хода I _O и входную мощность _O Вт.

Мы знаем, что, когда трансформатор не нагружен, ток холостого хода или первичный ток очень мал, обычно от 3 до 5 процентов от номинального значения тока. Таким образом, потери в меди в первичной обмотке незначительны.

При испытании OC трансформатор работает при номинальном напряжении и номинальной частоте, поэтому максимальные потери будут приходиться на магнитный поток в сердечнике. Поскольку потери в стали или сердечнике находятся при номинальном напряжении, потребляемая мощность используется для обеспечения потерь в стали трансформатором без нагрузки.

W _O = Потери в железе

Параметры шунта без нагрузки рассчитываются на основе теста OC как

Коэффициент мощности без нагрузки, Cos Φ _O = W _O / V _O I _O

Как только коэффициент мощности получен, токи холостых компонентов определяются как:

Намагничивающая составляющая тока холостого хода, I _м = I _O sin Φ _O

Составляющая потерь в сердечнике тока холостого хода, I _м = I _O cos Φ _O

Тогда реактивное сопротивление ветви намагничивания, X _O = V _O / I _м

Сопротивление, отражающее потери в сердечнике, R _O = V _O / I _O

Когда трансформатор работает без нагрузки, ток, потребляемый шунтирующими или параллельными параметрами, очень мал, примерно от 2 до 5 процентов от номинального тока.Таким образом, во время теста OC через цепь будет протекать слабый ток. Для того, чтобы приборы могли считывать данные, измерения напряжения, тока и мощности должны выполняться на стороне низкого напряжения.

Также должны быть выбраны катушки низкого диапазона и амперметр низкого диапазона. Коэффициент мощности трансформатора на холостом ходу слишком низкий. что обычно ниже 0,5. Итак, чтобы работать с этим низким значением, выбран ваттметр LPF. Эквивалентная схема, полученная с помощью теста OC, показана ниже:

Тест на короткое замыкание на трансформаторе

Это испытание выполняется для определения параметров последовательного ответвления эквивалентной схемы, таких как эквивалентное полное сопротивление (Z _o1 или Z _o2 ), полное сопротивление обмотки (R _o1 или R _o2 ) и полное реактивное сопротивление утечки (X _o1 или X _o2 ).Кроме того, можно определить потери в меди при любой желаемой нагрузке и полное падение напряжения трансформатора, относящееся к первичной или вторичной обмотке. В этом тесте обычно обмотка НН закорачивается толстым проводом. И тест проводится с другой стороны, то есть со стороны ВН (в качестве первичной).

Как выполнить тест на короткое замыкание?

При испытании на короткое замыкание (SC) первичная или высоковольтная обмотка подключается к источнику переменного тока через вольтметр, амперметр, ваттметр и вариак, как показано на рисунке.Этот тест также называется тестом пониженного напряжения или тестом низкого напряжения. Поскольку вторичная обмотка закорочена, при номинальном напряжении трансформатор потребляет очень большой ток из-за очень малого сопротивления обмотки.

Такой высокий ток может вызвать перегрев, а также возгорание трансформатора. Таким образом, чтобы ограничить высокий ток, первичная обмотка должна быть запитана низким напряжением, которого достаточно для создания номинального тока в первичной обмотке трансформатора.

Тест SC проводится на стороне ВН по двум основным причинам.Первый — это испытание SC, проводимое с применением номинального тока, и номинальный ток стороны ВН намного меньше, чем у стороны НН. Следовательно, номинальный ток легко достигается на стороне ВН (из-за низкого значения тока) по сравнению со стороной НН.

С другой стороны, если мы закоротим клеммы ВН, подключив измерительный прибор на стороне НН, напряжение во вторичной обмотке будет равно нулю. Следовательно, ток, протекающий через сторону ВН, очень велик (поскольку номинальная мощность в ВА постоянна) по сравнению со стороной НН, и, следовательно, это приведет к сгоранию трансформатора.

Во время этого теста, медленно меняя вариак, мы прикладываем низкое напряжение к первичной, обычно от 5 до 10 процентов номинального напряжения, чтобы вызвать номинальный ток, протекающий как в первичной, так и во вторичной обмотках, что мы можем наблюдать по показаниям амперметра (в в некоторых случаях вторичная обмотка закорачивается через амперметр). При этом номинальном токе мы должны записать показания вольтметра (V _sc ), амперметра (I _sc ) и ваттметра (W _sc ).

В этом тесте протекающий ток имеет номинальное значение, поэтому ток холостого хода очень мал и составляет от 3 до 5% от номинального тока.Другими словами, напряжение, приложенное к первичной обмотке, очень низкое, поэтому уровень магнитного потока в сердечнике очень мал. В свою очередь, потери в сердечнике незначительны. Следовательно, шунтирующая ветвь холостого хода считается отсутствующей в эквивалентной схеме этого испытания, поскольку потери в сердечнике незначительны.

Поскольку потери в железе или сердечнике зависят от напряжения, эти потери очень малы. Следовательно, показания ваттметра показывают потерю мощности или потерю I ₂ R, равную потерям в меди при полной нагрузке всего трансформатора.

W _sc = Потери в меди при полной нагрузке

По результатам испытаний определяем параметры последовательной ветви эквивалентной схемы как

Эквивалентное сопротивление относительно стороны ВН, R01 = W _sc / I _sc ²

Эквивалентное сопротивление относительно стороны ВН, Z01 = V _sc / I _sc

Эквивалентное реактивное сопротивление утечки относительно стороны ВН, X01 = √ (Z ² 01 — R ² 01)

А также коэффициент мощности короткого замыкания, Cos Φ _sc = W _sc / V _sc I _sc

Эквивалентная схема, полученная в результате этого испытания, показана ниже.

Следует отметить, что перед расчетом параметров вы должны знать, в какую сторону (первичную или вторичную) записываются показания теста. Предположим, что если трансформатор является повышающим трансформатором, тогда мы проводим тест SC на вторичной стороне (сторона высокого напряжения), в то время как первичная сторона или сторона низкого напряжения закорочены. В таком случае мы получаем параметры, относящиеся к вторичному устройству, из расчетов, таких как R02, X02 и Z02.

Если это понижающий трансформатор, мы получаем значения параметров как R01, X01 и Z01, потому что счетчики подключены к стороне ВН первичной обмотки.

Из теста OC мы получаем параметры ответвления шунта, относящиеся к стороне низкого напряжения, а из теста SC мы получаем параметры последовательного ответвления, относящиеся к стороне высокого напряжения. Следовательно, для значимой эквивалентной схемы все параметры должны относиться к одной конкретной стороне. Объяснение, касающееся этого преобразования, объясняется в эквивалентной схеме темы трансформатора в наших предыдущих статьях.

Расчет эффективности от O.C. и S.C. Тесты

Как мы уже видели, практический трансформатор имеет два типа основных потерь, а именно потери в меди и сердечнике.Температура трансформатора повышается из-за этих потерь, которые рассеиваются в виде тепла. Из-за этих потерь входная мощность, потребляемая первичной обмоткой, больше не равна выходной мощности вторичной обмотки. Следовательно, КПД трансформатора равен

.

КПД, η = выходная мощность в кВт / потребляемая мощность в кВт

= выходная мощность в кВт / (выходная мощность в кВт + потери)

= выходная мощность в кВт / (выходная мощность в кВт + потери в меди + потери в сердечнике)

Мы уже обсуждали, что потери в сердечнике Pcore остаются постоянными от холостого хода до полной нагрузки, так как поток в сердечнике остается постоянным.А потери в меди зависят от квадрата тока. Поскольку ток в обмотке изменяется от холостого хода до полной нагрузки, потери в меди также меняются.

Учтите, что номинальная мощность трансформатора в кВА составляет S, доля нагрузки равна x, а коэффициент мощности нагрузки равен Cos Φ. Тогда

Выходная мощность в кВт = xSCos Φ

Предположим, что потери в меди при полной нагрузке составляют P _у.е. (поскольку x = 1),

Тогда потери меди при x на единицу нагрузки = x ² P _у.е.

Следовательно, КПД трансформатора

КПД, η = xSCos Φ / (x _S Cos Φ + x ² Px _cu + Px _core )

В приведенном выше уравнении эффективности потери в сердечнике или в стали и потери в меди при полной нагрузке определяются с помощью тестов OC и SC.

Расчет положения

При фиксированном напряжении в первичной обмотке вторичное напряжение на клеммах не будет поддерживаться постоянным от холостого хода до полной нагрузки. Это связано с падением напряжения на полном сопротивлении утечки, величина которого зависит как от степени нагрузки, так и от коэффициента мощности.

Таким образом, регулирование дает изменение вторичного напряжения от холостого хода до полной нагрузки при заданном коэффициенте мощности. Он определяется как изменение вторичного напряжения, когда трансформатор работает при полной нагрузке с заданным коэффициентом мощности, подаваемой при номинальном напряжении, на холостом ходу с постоянным первичным напряжением.

Регулировка напряжения в процентах,% R = ((E ₂ — В ₂ ) / В ₂ ) × 100

Выражение регулирования напряжения в терминах падений напряжения дается как

% R = ((I ₁ R01 cos Φ +/- I ₁ X01 sin Φ) / V ₁ ) × 100

или

% R = ((I ₂ R02 cos Φ +/- I ₂ X02 sin Φ) / V ₂ ) × 100

Приведенные выше два уравнения используются в зависимости от того, относятся ли параметры к первичной или вторичной стороне.Следовательно, из данных испытаний SC мы можем узнать регулирование трансформатора. Положительный знак используется для запаздывающего коэффициента мощности, а отрицательный знак используется для опережающего коэффициента мощности.

Заключение

Руководство для начинающих по тестированию трансформатора на обрыв и короткое замыкание. Вы узнали, как выполнить тест на обрыв и короткое замыкание на трансформаторе, рассчитать параметры эквивалентной схемы, рассчитать КПД и процент регулирования.

КПД трансформатора

— Руководство электрика по однофазным трансформаторам

Хотя мы говорим, что трансформаторы очень эффективны, мы знаем, что они не на 100% эффективны.

Есть два основных способа потери мощности трансформаторами: потери в сердечнике и потери в меди. Потери в сердечнике — это потери на вихревые токи и гистерезисные потери сердечника. Они измеряются с помощью теста на разрыв цепи. Потери в меди — это потери I ² R в первичной и вторичной обмотках. Потери в меди можно измерить с помощью теста на короткое замыкание.

Испытание обрыва цепи на потери в сердечнике Рисунок 15. Тест на обрыв цепи

• Подключите трансформатор и ваттметр, амперметр и вольтметр, как показано.
• При номинальном первичном напряжении первичной обмотки и разомкнутой вторичной обмотке ток во вторичной обмотке равен нулю. Ток в первичной обмотке будет минимальным (примерно 2% -5% от полной номинальной нагрузки).
• Ток из первичной обмотки вызывает небольшие циркулирующие токи в сердечнике. Они называются вихревыми токами. Ваттметр считывает потери тепла в сердечнике.

Тест на короткое замыкание на медные потери Рисунок 16. Испытание на короткое замыкание

• Потери в меди состоят из потерь I ² R в обмотке высокого напряжения и потерь I ² R в обмотке низкого напряжения.
• Для проверки на короткое замыкание подключите трансформатор, как показано.
• Медленно увеличивайте напряжение, пока в первичной обмотке не пройдет номинальный ток. Как только номинальный ток течет в первичной обмотке, номинальный ток течет во вторичной обмотке. Протекающий ток вызовет нагрев обмоток. Ваттметр покажет тепловые потери обмотки.
• Вольтметр показывает то, что называется напряжением короткого замыкания. Это напряжение, которое позволяет протекать номинальному току при расчете короткого замыкания.Это число используется позже, чтобы определить процентное сопротивление трансформатора.

КПД трансформатора

КПД всегда равен выходной мощности (P _out ), деленной на входную мощность (P _в ). Процентная эффективность (ч):

η = x100

Входная мощность всегда равна выходной мощности плюс потери мощности (P _потери ).

Входная мощность = мощность (выход) + мощность (потери)

η =

Трансформатор на 150 кВА испытан и обнаружен, что его потери в сердечнике составляют 800 Вт.Он также имеет потери в меди 1800 Вт в первичной обмотке и 2000 Вт во вторичной обмотке.

η =

η = 97%

Измерительные трансформаторы

---

---

ЗАДАЧИ

• объяснить работу измерительного трансформатора напряжения.

• объяснить работу измерительного трансформатора тока.

• схема соединений трансформатора напряжения и трансформатора тока в однофазной цепи.

• указать, как следующие величины определяются для однофазной цепи содержащие измерительные трансформаторы: первичный ток, первичное напряжение, первичное мощность, полная мощность и коэффициент мощности.

• описать подключение измерительных трансформаторов в трехфазной, трехпроводной схема.

• описать подключение измерительных трансформаторов к трехфазной, четырехпроводной система.

Измерительные трансформаторы используются для измерения и контроля переменного тока. токовые цепи.Прямое измерение высокого напряжения или сильных токов предполагает: большие и дорогие приборы, реле и другие схемные компоненты много дизайнов. Однако использование измерительных трансформаторов позволяет использовать относительно небольшие и недорогие приборы и устройства управления стандартизированные конструкции. Измерительные трансформаторы также защищают оператора, измерительные приборы и контрольное оборудование от опасностей высоких Напряжение. Использование измерительных трансформаторов повышает безопасность, точность и удобство.

Есть два различных класса инструментальных трансформаторов: инструментальные трансформаторы. трансформатор напряжения и измерительный трансформатор тока. (Слово «инструмент» обычно опускается для краткости.)

ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

Трансформатор напряжения работает по тому же принципу, что и силовой или распределительный. трансформатор. Основное отличие состоит в том, что мощность трансформатора напряжения мала по сравнению с силовыми трансформаторами.Потенциальные трансформаторы имеют номиналы от 100 до 500 вольт-ампер (ВА). Сторона низкого напряжения обычно намотка на 115 вольт или 120 вольт. Нагрузка на стороне низкого напряжения обычно состоит из потенциальных катушек различных инструментов, но может также включать потенциальные катушки реле и другого управляющего оборудования. В целом нагрузка относительно небольшая и нет необходимости в трансформаторах напряжения емкостью от 100 до 500 вольт-ампер.

Первичная обмотка высоковольтного трансформатора напряжения имеет то же номинальное напряжение первичной цепи.Когда необходимо измерить напряжение однофазной линии на 4600 вольт, первичная обмотка потенциала трансформатор будет рассчитан на 4600 вольт, а низковольтная вторичная быть рассчитанным на 115 вольт. Соотношение первичной и вторичной обмоток это:

4,600/115 или 40/1

Вольтметр, подключенный к вторичной обмотке трансформатора напряжения. указывает значение 115 вольт. Для определения фактического напряжения на высоковольтной цепи, показание прибора 115 вольт нужно умножить на 40.(115 х 40 = 4600 вольт). В большинстве случаев вольтметр откалиброван для индикации фактическое значение напряжения на первичной стороне. В результате оператор не требуется применять множитель к показаниям прибора, а возможность ошибок снижена.

илл. 22-1 показывает подключения трансформатора напряжения с первичный вход 4600 вольт и выход 115 вольт для вольтметра. Этот потенциал трансформатор имеет вычитающую полярность. (Все измерительные трансформаторы напряжения теперь изготовленные имеют вычитающую полярность.) Один из вторичных отведений трансформатор, показанный на рисунке 22-1, заземлен, чтобы исключить опасность высокого напряжения.

Трансформаторы потенциала имеют высокоточное соотношение между значениями первичного и вторичного напряжения; как правило, ошибка составляет менее 0,5 процента. Власть трансформаторы не предназначены для высокоточного преобразования напряжения.

ил. 22-1 Подключение трансформатора напряжения

ТРАНСФОРМАТОР ТОКА

Трансформаторы тока используются так, чтобы амперметры и катушки тока другие приборы и реле не нужно подключать напрямую к сильноточным линий.Другими словами, эти приборы и реле изолированы от высоких токи. Трансформаторы тока также понижают ток до известного коэффициента. Использование трансформаторов тока означает, что относительно небольшие и точные могут использоваться приборы, реле и устройства управления стандартизованной конструкции. в схемах.

Трансформатор тока имеет отдельные первичную и вторичную обмотки. В первичная обмотка, которая может состоять из нескольких витков толстого провода, намотанного на многослойный железный сердечник, последовательно соединенный с одним из линейных проводов.Вторичная обмотка состоит из большего количества витков меньшего размер проволоки. Первичная и вторичная обмотки намотаны на один сердечник.

Номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока определяется. по максимальному значению тока нагрузки. Вторичная обмотка рассчитана на на 5 ампер независимо от номинального тока первичных обмоток.

Например, предположим, что номинальный ток первичной обмотки трансформатор тока 100 ампер.Первичная обмотка имеет три витка, а вторичная обмотка — 60 витков. Вторичная обмотка имеет стандартную текущий рейтинг 5 ампер; следовательно, соотношение между первичным и вторичным токами составляет 100/5 или 20 к 1. Первичный ток в 20 раз больше. чем вторичный ток. Поскольку вторичная обмотка имеет 60 витков, а первичная обмотка — 3 витка, вторичная обмотка имеет в 20 раз больше витков. витки как первичная обмотка. Тогда для трансформатора тока отношение первичного и вторичного токов обратно пропорционально отношению первичные и вторичные витки.

В fgr22-2 трансформатор тока используется для понижения тока в Однофазная цепь на 4600 вольт. Трансформатор тока рассчитан на 100 до 5 ампер, а коэффициент понижения тока составляет 20 к 1. Другими словами, в первичной обмотке 20 ампер на каждый ампер вторичной обмотка. Если амперметр на вторичной обмотке показывает 4 ампера, фактический ток в первичной обмотке в 20 раз превышает это значение или 80 ампер.

Трансформатор тока на рисунке 22-2 имеет маркировку полярности в том смысле, что два высоковольтных первичных вывода имеют маркировку h2 и h3, а вторичные выводы помечены как X1 и X2.Когда h2 мгновенно положительно, X1 положительно в тот же момент. Некоторые производители трансформаторов тока маркируют только h2 и X1 или используйте метки полярности. При подключении трансформаторов тока в цепях вывод h2 подключается к проводу линии, питающемуся от источника, в то время как провод h3 подключен к линейному проводу, питающему нагрузку.

ил. Используется трансформатор тока 22-2 А с амперметром

Вторичные провода подключаются непосредственно к амперметру.Обратите внимание, что один проводов вторичной обмотки заземлено в качестве меры предосторожности для устранения высокого напряжения опасности.

Осторожно: Вторичная цепь трансформатора никогда не должна открываться, когда в первичной обмотке есть ток. Если вторичная цепь разомкнута когда есть ток в первичной обмотке, то весь первичный ток ток возбуждения, который вызывает высокое напряжение во вторичной обмотке. Это напряжение может быть достаточно высоким, чтобы подвергнуть опасности человеческую жизнь.

Лица, работающие с трансформаторами тока, должны проверить, что вторичная обмотка цепь обмотки замкнута. Иногда может потребоваться отключить вторичная цепь прибора при наличии тока в первичной обмотке. Например, в измерительной цепи может потребоваться переустановка проводки или другой ремонт. быть нужным. Для защиты рабочего подключается небольшой короткозамыкающий выключатель. в цепь на вторичных выводах трансформатора тока. Этот переключатель замкнут, когда цепь прибора должна быть отключена на ремонт или переналадка.

Трансформаторы тока имеют очень точное соотношение между первичной и вторичной обмотками. текущие значения: погрешность большинства современных трансформаторов тока меньше 0,5 процента.

Если первичная обмотка имеет большой номинальный ток, она может состоять из прямой проводник, проходящий через центр полого металлического сердечника. В вторичная обмотка намотана на сердечник. Эта сборка называется стержневой. трансформатор тока. Название происходит от конструкции первичного который на самом деле представляет собой прямую медную шину.Все стандартные трансформаторы тока с номиналом 1000 ампер и более являются трансформаторами стержневого типа. Некоторые текущие трансформаторы с более низкими номиналами также могут быть стержневыми. больной 22-3 показан трансформатор тока стержневого типа.

ill 22-4 показывает клещевой амперметр, в котором используется концепция оконного типа. трансформатор тока. Открыв зажим, а затем закрыв его вокруг токопроводящий провод, ток в проводе измеряется на метр.

ил.Трансформатор тока 22-3 бар.

ил. 22-4 Зажимные амперметры / мультиметры.

ИНСТРУМЕНТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ В ОДНОФАЗНОЙ ЦЕПИ

ил. 22-5 Однофазные измерительные соединения

илл. 22-5 показывает нагрузку прибора, подключенную через прибор. трансформаторы на однофазную высоковольтную линию. Инструменты включают вольтметр (22-6), амперметр и ваттметр.Трансформатор потенциала рассчитано на напряжение от 4600 до 115 вольт; трансформатор тока рассчитан на 50 к 5 ампер. Катушки потенциала вольтметра и ваттметра соединены параллельно низковольтному выходу трансформатора напряжения. Следовательно, напряжение на потенциальных катушках каждого из этих инструментов является тем же. Катушки тока амперметра и ваттметра соединены в последовательно через вторичный выход трансформатора тока.Как результат, ток в токовых катушках обоих инструментов одинаков. Обратите внимание, что вторичная обмотка каждого измерительного трансформатора заземлена для обеспечения защиты от опасностей высокого напряжения, как это предусмотрено в статье 250 Национального электротехнического Код.

Вольтметр на рисунке 22-5 показывает 112,5 вольт, амперметр показывает 4 ампера, а ваттметр показывает 450 ватт. Чтобы найти первичное напряжение, первичный ток, первичная мощность, полная мощность в первичной цепи и коэффициент мощности, используются следующие процедуры:

Первичное напряжение

Множитель вольтметра = 4600/115 = 40

Первичное напряжение = 112.5 х 40

= 4500 вольт

Первичный ток

Множитель амперметра = 50 / S = 10

Первичный ток = 4 x 10

= 40 ампер

ил. 22-6 Измерители, устанавливаемые на панели, используют трансформаторы для контроля больших значений

Первичная мощность

Множитель ваттметра = множитель вольтметра x множитель амперметра

Множитель ваттметра = 40 x 10

= 400

Основная мощность = 450 x 400

= 180000 ватт или 180 киловатт

Полная мощность

Полная мощность первичной цепи, полученная путем умножения первичной значения напряжения и тока.

Полная мощность (вольт-амперы) = вольт x ампер

вольт-ампер = 4500 x 40

= 180000 Вт = 180000/1000 = 180 кВт

Коэффициент мощности

Коэффициент мощности = мощность в киловаттах / полная мощность в киловольт-амперах

= 180/180

= 1,00 или 100 процентов

ИНСТРУМЕНТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ НА ТРЕХФАЗНЫХ СИСТЕМАХ

Трехфазная, трехпроводная система

В трехфазной трехпроводной системе два одинаковых трансформатора напряжения необходимы два трансформатора тока одинакового номинала.Это это обычная практика в трехфазном измерении для соединения вторичного схемы. То есть соединения выполняются так, что один провод или устройство проводит комбинированные токи двух трансформаторов в разных фазах.

Низковольтные подключения приборов для трехфазной трехпроводной системы проиллюстрированы на 22-7. Обратите внимание, что два трансформатора напряжения подключены в разомкнутом треугольнике к трехфазной линии на 4600 Вольт. Это приводит к трем значения вторичного напряжения 115 вольт каждое.Два трансформатора тока соединены так, чтобы первичная обмотка одного трансформатора была последовательно с линией А и первичная обмотка второго трансформатора включены последовательно с линией С.

ил. 22-7 Измерительные соединения для трехфазной, трехпроводной системы

Обратите внимание, что во вторичной цепи низкого напряжения используются три амперметра. Эта система подключения подходит для трехфазной трехпроводной системы, и все три амперметра дают точные показания.Другие инструменты, которые можно используемые в этой схеме включают трехфазный ваттметр, трехфазный ватт-час измеритель мощности и трехфазный измеритель коэффициента мощности. Когда трехфазные инструменты подключены во вторичных цепях, эти приборы должны быть подключены правильно, чтобы сохранялись правильные фазовые соотношения. Если это меры предосторожности не соблюдаются, показания прибора будут неверными. В проверка соединений для этой трехфазной трехпроводной системы учета, Обратите внимание, что соединенные между собой вторичные обмотки потенциала и тока заземлены. для обеспечения защиты от опасностей высокого напряжения.

Трехфазная, четырехпроводная система

ил. 22-8 Измерительные соединения для трехфазной, четырехпроводной системы

илл. 22-8 иллюстрирует вторичные измерительные соединения для 2400/4152 вольт, трехфазная, четырехпроводная система. Подключены три трансформатора напряжения. в звезду, чтобы обеспечить трехфазный выход трех вторичных напряжений 120 вольт к нейтральному. Три трансформатора тока от 50 до 5 ампер используются в трех линейные проводники.Во взаимосвязанной вторичной обмотке используются три амперметра. схема. И взаимосвязанный потенциал, и текущие вторичные обмотки заземлен для защиты от возможных опасностей, связанных с высоким напряжением.

РЕЗЮМЕ

Измерительные трансформаторы

специально разработаны для преобразования напряжения и тока в очень точных соотношениях. Потенциальные трансформаторы используются для преобразования высокое напряжение до значений 115 или 120 вольт для использования со стандартными приборами. Трансформаторы тока (ТТ) используются для преобразования больших значений переменного тока. до уровня 5 ампер, чтобы его можно было использовать со стандартными инструментами.ОКРУГ КОЛУМБИЯ текущие уровни обычно снижаются до приемлемого уровня за счет использования шунты. Шунт имеет номинальный ток первичной нагрузки, и тогда измеритель подключен через шунт. Счетчик рассчитан на работу при 50 милливольтах.

ВИКТОРИНА

1. Какие бывают два типа измерительных трансформаторов?

а.

г.

2. Почему вторичная цепь трансформатора тока должна быть замкнута, когда есть ток в первичной цепи? __________

3.Трансформатор рассчитан на 4600/115 вольт. Вольтметр, подключенный поперек вторичная обмотка показывает 112 вольт. Какое первичное напряжение?

4. Трансформатор тока рассчитан на 150/5 ампер. Амперметр во вторичной обмотке схема читает 3,5 ампера. Что такое первичный ток? _______

5. Трансформатор напряжения 2300/115 вольт и трансформатор тока 100/5 ампер. подключены к однофазной сети. Вольтметр, амперметр и ваттметр включены во вторичные обмотки измерительных трансформаторов.Вольтметр показывает 110 вольт, амперметр показывает 4 ампера, а ваттметр показывает 352 Вт. Нарисуйте соединения для этой схемы. Марк ведет H X и так далее. Показать все значения напряжения, тока и мощности.

6. Замкните цепь, используя измерительные трансформаторы для измерения напряжения и силы тока. Включите термическую маркировку.

ОТ ИСТОЧНИКА ДО ЗАГРУЗКИ

7. Какое первичное напряжение данной однофазной цепи? 5?

8.Какой первичный ток в амперах приведен в однофазной цепи в вопросе 5?

9. Какова первичная мощность в ваттах в данной однофазной цепи? в вопросе 5?

10. Каков коэффициент мощности рассматриваемой однофазной цепи? 5?

Выберите правильный ответ для каждого из следующих утверждений.

11. Вторичная обмотка трансформатора напряжения обычно наматывается на

а. 10 вольт. c. 230 вольт.

г. 115 вольт. d. 500 вольт.

12. Вторичные обмотки трансформатора потенциала заземлены на

.

а. стабилизировать показания счетчика.

г. застраховать показания с точностью до 0,5 процента.

г. доделать систему с праймериз.

г. исключить опасности высокого напряжения.

13. Трансформатор, используемый для уменьшения значений тока до размера, равного малым счетчикам. может их зарегистрировать — это

а. автотрансформатор. c. трансформатор напряжения.

г. распределительный трансформатор. d. трансформатор тока.

14. Первичная обмотка большого трансформатора тока может состоять из

а. много витков тонкой проволоки.

г. несколько витков тонкой проволоки.

г. много витков тяжелой проволоки.

г. прямоточный проводник.

15. Стандартный номинальный ток вторичной обмотки трансформатора тока. это

а. 5 ампер. c. 15 ампер.

г. 50 ампер. d.15 ампер.

16. Вторичная цепь трансформатора тока никогда не должна открываться. когда ток присутствует в первичной обмотке, потому что

а. счетчик перегорит.

г. счетчик не работает.

г. может возникнуть опасное высокое напряжение.

г. первичные значения могут быть прочитаны на счетчике.

Подключение нейтрали — обзор

2.4.4 Специальные трансформаторы

Из-за необходимости подключения нейтрали к системам 415 В, как для заземления, так и для обеспечения питания однофазных нагрузок 240 В, трансформаторы переходят на это значение. Уровень напряжения почти всегда подключается звездой на стороне низкого напряжения и треугольником на первичной стороне (см. Раздел 1.1.1 данной главы). Исключение составляют случаи, когда сторона низкого напряжения обеспечивает значительную нагрузку выпрямителя, как на некоторых установках по производству электролитического газа. Для очень больших нагрузок выпрямителя величина гармонических токов, потребляемых от источника питания, может привести к значительному искажению формы сигнала напряжения питания, особенно если нагрузки от нескольких параллельных выпрямителей все потребляют гармоники в фазе друг с другом. Проблема маловероятна для небольших нагрузок, таких как зарядные устройства для аккумуляторов или для инверторных систем с резервным питанием для компьютеров и контрольно-измерительных приборов.

Во многих выпрямительных трансформаторах используется «шестифазная» схема подключения треугольник / звезда / звезда, как показано на рис. 3.67 (a), и это само по себе помогает уменьшить гармонические искажения за счет устранения четных гармоник. Однако улучшенное расположение может быть получено путем удвоения количества трансформаторов питания и обеспечения половины из них соединенной звездой (рис. 3.67 (b)). Это нацелено на смещение половины нагрузки выпрямителя и связанных с ней гармонических токов на 30 °, чтобы уменьшить результирующую величину любого заданного гармонического тока, потребляемого от источника питания.Хотя устранение гармоник, генерируемых тиристорной нагрузкой, еще не стало серьезной проблемой для вспомогательных систем электростанций, эта проблема становится все более возрастающей из-за роста использования тиристорных приводов, и по этой теме существует значительная литература, например, Совет по электричеству. Техническая рекомендация G5 / 3 [14] и в технической прессе [15].

РИС. 3.67. «Шестифазный» выпрямительный трансформатор и выпрямительный блок трансформаторов треугольник / звезда и межзвездный / звездный трансформаторы

Важным является предотвращение гармонических искажений источников питания, вызванных преобразовательным оборудованием.Это подробно рассмотрено в Отчете Совета по электричеству ACE 15 [16].

Во многих других отношениях выпрямительные трансформаторы аналогичны любому другому небольшому вспомогательному трансформатору. Упомянутые выше гармонические токи могут вызвать дополнительный нагрев. Кроме того, при определенных схемах подключения многофазные трансформаторы могут подвергаться воздействию постоянной составляющей тока во вторичных обмотках, поэтому испытания на повышение температуры следует проводить, если это возможно, в сочетании с соответствующим выпрямителем.Эти трансформаторы почти всегда сухого типа, класса C, поэтому их можно устанавливать в помещении, в ячейке рядом с выпрямителем.

Еще одно особое требование к некоторым вспомогательным трансформаторам небольшой мощности — это низкий пусковой ток намагничивания. Наличие большого пускового тока намагничивания обычно считается неизбежной особенностью силового трансформатора. Этот феномен довольно подробно рассматривается во многих учебниках [2]. Для самых больших трансформаторов это необходимо учитывать при выборе уставок защиты; для трансформаторов меньшего размера необходимо иметь предохранители питания подходящего номинала, чтобы избежать ложного отказа.Обычно это не более чем незначительные неудобства. Однако недавнее применение привело к спецификации особенно низкого пускового тока намагничивания для некоторых небольших измерительных трансформаторов питания, используемых в системах источника бесперебойного питания (ИБП). На рис. 3.68 показана система ИБП, которая может получать питание либо от инвертора с резервным питанием от батареи, либо от сети в случае его выхода из строя. Предохранители F1, F2 должны быть установлены на низкий уровень, чтобы защитить инвертор от повреждения в случае сбоев на стороне нагрузки.Однако эти предохранители подвергаются воздействию тока намагничивания трансформаторов (T1 и T2) при срабатывании переключающего переключателя (S), который обеспечивает непрерывность питания от сети в случае отказа инвертора. Для системы, использующей трансформатор 8 кВА, требуется предохранитель 25 А для обеспечения необходимой защиты инвертора. Пиковый пусковой ток намагничивания при 415 В для трансформатора такого размера обычно превышает 200 А. Чтобы избежать срабатывания предохранителя, необходимо обеспечить, чтобы первый пиковый ток намагничивания не превышал примерно 140 А.Другой ограничивающий фактор, который делает спецификацию трансформатора несколько точной, заключается в том, что из-за характера нагрузок, питаемых от такой системы ИБП, полное сопротивление трансформатора не должно превышать примерно 2% для соответствия нормативным требованиям. Такие трансформаторы можно спроектировать, хотя и с трудом. Достижению этого требования способствует работа при низкой плотности магнитного потока (около 1 Тл) и использование первичной обмотки, которая имеет большое поперечное сечение воздуха по сравнению с поперечным сечением железа сердечника.Следовательно, эта обмотка обычно является внешней обмоткой двухконцентрической конструкции.

РИС. 3.68. Система ИБП с инвертором или сетевым трансформатором

Величина первого пикового пускового тока зависит от остаточного потока внутри сердечника в момент подачи питания и точной точки на волне приложенного напряжения, при которой это происходит. Бросок тока наибольший, когда включение происходит при нулевом напряжении с остаточным магнитным потоком внутри сердечника на его максимальном значении, противоположном значению, соответствующему приложенному напряжению.Вероятность того, что это произойдет при любом случайном переключении, невелика, поэтому для проведения эффективных проверочных испытаний необходимо использовать устройство переключения «точка-волна» и убедиться, что сердечник должным образом намагничен.

Испытания трансформаторов на обрыв и короткое замыкание

При разомкнутой вторичной цепи только первичная обмотка влияет на результаты, и поэтому протекающий ток является током намагничивания. Ток намагничивания вызывает потери, которые называются потерями в стали, и частично они возникают из-за вихревых токов, циркулирующих в слоях железа, из которых состоит сердечник.Железо — не лучший проводник электричества, поэтому его сопротивление рассеивает мощность из-за этих вихревых токов.

Потери на гистерезис также измеряются этим испытанием, и, строго говоря, общие «потери» с разомкнутой вторичной цепью — это потери на вихревые токи плюс потери на гистерезис (эффекты остаточной намагниченности в материале железа, приводящие к потерям энергии в каждом цикле переменного тока).

Замыкание вторичной обмотки проверяет потери в меди, обычно это делается при гораздо более низком напряжении, приложенном к первичной обмотке.2 * R потери первичной и вторичной обмоток вместе. Если вы знаете коэффициент оборотов, вы можете сделать разумные предположения о распределении потерь в первичной и вторичной обмотках.

Ниже приведена эквивалентная схема трансформатора с вторичной обмоткой (потери в меди), возвращенной в первичную. Это направление осуществляется путем умножения их на квадрат коэффициента оборотов: —

Замечание, составляющее Xm — это реактивное сопротивление первичной индуктивности трансформатора. Xp и Xs — это реактивные сопротивления рассеяния (витки меди, которые не соединяются магнитно).

Измерения

Измерения ватт-метра покажут потери в обоих тестах.

Тесты амперметра

покажут вам ток в первичной и / или вторичной обмотке — это также может помочь вам получить информацию о соотношении витков. Тесты амперметром также показывают, что вы находитесь на пределе тока для тестирования с закороченной вторичной обмоткой, то есть на рекомендуемом производителем пределе. Не поднимайся выше — это правило.

Испытания вольтметром

применимы только к первичным испытаниям, когда вторичная обмотка закорочена, и применимы как к первичной, так и к вторичной обмотке, когда вторичная цепь разомкнута.

Если у вас нет тестов ваттметра, вольтметра и амперметра, а также немного здравого смысла и знаний, вы можете рассчитать мощности, которые будет указывать ваттметр.

Этот ответ применим к обычным силовым трансформаторам — он не предназначен для охвата высокочастотных трансформаторов, хотя принципы те же, НО диэлектрические потери и эффекты резонанса могут играть большую роль.

Трансформаторы тока для измерения | Подсказка Energy Sentry Tech

Есть два типа электросчетчиков: автономные (с прямым приводом) и трансформатор номинальный.

Большинство счетчиков, используемых в домах или на фермах, являются автономными. Вся использованная электроэнергия проходит через счетчик. Эти счетчики предназначены для использования в сетях до 200 ампер. Трансформаторы тока содержатся внутри.

При потреблении тока более 200 ампер используются счетчики с трансформаторным номиналом. Как следует из названия, в этих типах счетчиков используются трансформаторы тока (ТТ) для измерения тока или общей потребляемой мощности. Информация регистрируется счетчиком.

В ТТ кольцевого типа имеется два проводника или обмотки. Первичная обмотка — это линейный проводник, проходящий через центр трансформатора тока. Вторичная обмотка представляет собой множество витков магнитной проволоки вокруг сердечника.

Трансформатор трансформатора тока преобразует первичный ток линейного проводника в меньший, более легко управляемый ток, который подается к измерителю, который прямо пропорционален первичному току. Этот ток обратно пропорционален количеству вторичных витков провода вокруг железного сердечника.

Для ТТ на 200: 5А коэффициент передачи составляет 40: 1, что дает вторичный ток 1/40 первичного тока. Для трансформатора тока на 400: 5 А коэффициент трансформации составляет 80: 1, что дает вторичный ток, составляющий 1/80 первичного тока.

Номинальная нагрузка (B) — это полное сопротивление цепи, подключенной ко вторичной обмотке. Этот импеданс является полным противодействием протеканию тока в цепи переменного тока. Рейтинг нагрузки — это максимальное значение импеданса перед превышением минимальных пределов точности.

Разница в коэффициенте тока между фактическим (первичным) и измеренным (вторичным) током приводит к тому, что обычно называют множителем. Поправочный коэффициент — это коэффициент, на который необходимо умножить показания ваттметра, чтобы скорректировать влияние коэффициента ошибок и фазового угла трансформатора тока.

Ищете ТТ измерительного класса для вашей программы измерения теплового расхода?

У нас есть решение!

Высококачественные измерительные трансформаторы тока

Если ваша программа расчета теплового коэффициента требует учета накопленного тепла, тепла плинтуса, двойного топлива или любого другого электрического тепла, низкокачественные трансформаторы тока просто не подходят.