Трансформатори

ФСПО МГАПИ.

Реферат.

По предмета «Конструювання і виробництво РЭА».

Тема: «Трансформаторы».

Выполнил: Евпалов О. Н., Зинов'єв О.Н. Перевірив: Федотов В.Д.

Москва 2004 г.

1. Історія розвитку трансформатора.

2. Основні понятия.

3. Класифікація трансформаторов.

4. Основні параметры.

5. Конструктивні особливості трансформаторов.

6. Маркування трансформаторов.

7.

Список литературы

.

1. Історія розвитку трансформатора.

Винахідником трансформатора є російська учений П. Н. Яблочков. У 1876 г. Яблочков використовував індукційну котушку з цими двома обмотками в ролі трансформатора для харчування винайдених їм електричних свічок. Трансформатор Яблочкова мав незамкнутый сердечник. Трансформатори з замкнутим сердечником, подібні що застосовуються у час, з’явилися значно пізніше, в 1884 г. З винаходом трансформатора виник технічний інтерес до перемінному току, який на той час не применялся.

Видатний російський електротехнік М.О.Доливо-Добровольский в 1889 г. Запропонував трифазну систему змінного струму, побудував перший трифазний асинхронний двигун, і перший трифазний трансформатор. На електротехнічній виставці у Франкфурті-на-Майні в 1891 г. ДоливоДобровольський демонстрував досвідчену високовольтну электропередачу трифазного струму протяжністю 175 км; трифазний генератор мав потужність 230 кВт при напрузі 95 В.

Надалі почали застосовувати масляні трансформатори, оскільки було встановлено, що олію не лише гарного ізоляцією, а й хорошою охолоджувальної середовищем для трансформаторов.

2. Основні понятия Трансформатор є статичний електромагнітний апарат з двома (чи більше) обмотками, призначений найчастіше для перетворення змінного струму одного напруги в перемінний струм іншого напруги. Перетворення енергії в трансформаторі здійснюється змінним магнітним полем. Трансформатори широко застосовуються під час передачі електричної енергії великі відстані, розподілі її між приймачами, соціальній та різних выпрямительных, підсилюючих, сигналізаційних та інших пристроях. При виготовленні трансформаторів побутового і промислового призначення застосовують стандартизованные терміни та засобами визначення, обов’язкові до застосування в документації всіх видів, науково-технічної й довідкової літературі. Нижче наведені кілька таких термінів та їх визначень. Трансформатор — статична електромагнітне пристрій, має дві або як индуктивно пов’язані обмотки і призначений для перетворення у вигляді електромагнітної індукції одній або кількох систем змінного струму до однієї чи трохи інших систем змінного струму. Силовий трансформатор — трансформатор, готовий до перетворення електричної енергії в електричних мережах і установках, призначених прийому й порядку використання електричної енергії. До силовим трансформаторам ставляться трансформатори трифазні і многофазные потужністю 6,3 кВ*А і більш, однофазные потужністю 5 кВ*А і більше. Підвищуючий трансформатор — трансформатор, яка має первинної обмоткою є обмотка нижчого напруги. Знижуючий трансформатор — трансформатор, яка має первинної обмоткою є обмотка вищого напруги. Сигнальний трансформатор — трансформатор малої потужності, призначений передачі, перетворення, запам’ятовування електричних сигналів. Автотрансформатор — трансформатор, два чи більш обмотки якого гальванически пов’язані отже мають загальну частина. Імпульсний сигнальний трансформатор — сигнальний трансформатор, готовий до передачі, формування, перетворення і запам’ятовування імпульсних сигналів. Коефіцієнт трансформації трансформатора малої потужності — ставлення числа витків вторинної обмотки до витків первинної обмотки. Магнітна індукція — векторна величина, характеризує магнітне полі, і визначальна силу, діючу на рухливу заряджену частку із боку магнітного поля. Магнітний потік — потік магнітної індукції. Напруженість магнітного поля — векторна величина, дорівнює геометричній різниці магнітної індукції, діленої на магнітну постійну, і намагниченности. Индуктивная зв’язок — зв’язок електричних ланцюгів у вигляді магнітного поля.

3. Класифікація трансформаторів Трансформатори можна класифікувати: По ознакою функціонального призначеннятрансформатори харчуваннятрансформатори согласования.

Розглянемо трансформатори харчування, їх можна класифікувати 1. По напряжению:

— низковольтные.

— высоковольтные.

— высокопотенциальные 2. Залежно від кількості фаз преутвореного напряжения.

— однофазные.

— трёхфазные 3. Залежно від кількості обмоток.

— двухобмоточные.

— многообмоточные 4. Залежно від конфігурації магнитопровода.

— стержневые.

— броневые.

— тороидальные 5. Залежно від мощности.

— малої мощности.

— середньої мощности.

— великої потужності 6. Залежно від способу виготовлення магнитопровода.

— пластинчатые.

— стрічкові 7. Залежно від коефіцієнта трансформации:

— повышающие.

— знижуючі 8. Залежно від виду зв’язок між обмотками:

— з електромагнітної зв’язком (з ізольованими обмотками).

— з електромагнітної і електричної связью (со пов’язаними обмоками) 9. Залежно від конструкції обмотки:

— катушечные.

— галетные.

— тороидальные 10. Залежно від конструкції всього трансформатора.

— открытые.

— капсулированные.

— закриті 11. Залежно від назначения:

— выпрямительные.

— накальные.

— анодно-накальные тощо. 12. Залежно від робочої частоти трансформатори ділять на трансформаторы:

— зниженою частоти (менш 50 Гц).

— промислової частоти (50 Гц).

— підвищеної промислової частоти (400, 1000, 2000 Гц).

— підвищеної частоти (до 10 000 Гц).

— високої частоты.

4. Основні параметри. |Величина, |ГОСТ |ГОСТ | | | |1494−77 |8.417-| | | | |81 | | |параметр |обозначен|единиц| | | |не |и | | | | |измере| | | | |ния | | | |основне |русско|междунаро| | | |е |дное | | |(неосновн| | | | |ое) | | | |Добротност|Q | | | |и | | | | |Ємність | | | | |электричес|С |Ф |F | |кая | | | | |Индуктивно| | | | |сть |L |Пан |М | |собственна| | | | |я | | | | |Индуктивно| | | | |сть |M (Lmn) |Пан |М | |взаємна | | | | |Индуктивно| | | | |сть |У |Гс |Gs | |магнітна | | | | |Коэффициен| | | | |т | | | | |опуклості| | | | | | | | | |гистерезис| | | | |іншої | | | | |петлі | | | | |Коэффициен| | | | |т | | | | |магнітного| | | | | | | | | |розсіювання | | | | |Коэффициен| | | | |т |до | | | |зв'язку | | | | |Коэффициен| | | | |т |к (х) | | | |втрат | | | | |Коэффициен| | | | |т |n | | | |трансформа| | | | |ции | | | | |Коэффициен| | | | |т | | | | |трансформа| | | | |ции |К (Кu) | | | |трансформа| | | | |тору | | | | |напруги| | | | |Величина,|ГОСТ |ГОСТ | | | |1494−77 |8.417-| | | | |81 | | |параметр |обозначе|единиц| | | |ние |и | | | | |измере| | | | |ния | | | |основное|русско|международн| | | |е |ое | | |(неоснов| | | | |ное) | | | |Коэффицие| | | | |нт | | | | |трансформ|К (Кт) | | | |ации | | | | |трансформ| | | | |атора | | | | |струму | | | | |Момент | | | | |магніт |m |Сб |WB | |ный | | | | |Потужність |Р |Вт |w | |Намагниче| | | | |зв |М |А/м |A/m | |ность | | | | |Напряженн| | | | |ость | | | | |магнитног|Н |Еге |Ое | |про | | | | |поля | | | | |Проникний| | | | |ость |µо | | | |постійна| | | | |я | | | | |магнітна| | | | |Проникний| | | | |ость |µа (µ) | | | |абсолютна| |Гн/м |Н/м | |я | | | | |магнітна| | | | |Потік | | | | |магніт |Ф |Сб |WB | |іншої | | | | |індукції,| | | | | | | | | |магнітний| | | | | | | | | |потік | | | |.

|Величина, |ГОСТ |ГОСТ | | | |1494−77 |8.417-| | | | |81 | | |параметр |обозначен|единиц| | | |не |и | | | | |измере| | | | |ния | | | |основне |русско|междунаро| | |(неосновн|е |дное | | |ое) | | | |Щільність | | | | |маг |- |Тле |Т | |нитного | | | | |потоку | | | | |Сила коэрци| | | | | |Нс | | | |тивная | | | | |Сила | | | | |електро | | | | |рушійна | | | | |вздовж |F (Fm) |У |V | |замкнуто | | | | |го контуру | | | | |Струм |I |А | | |Кут втрат|? | | | |Частота |t (v) |гц |Hz | |Частота | | | | |колеба |w (?) | | | |ний кутова| | | | |Электрическ| | | | |ое |R® |Ом |0 | |сопротивлен| | | | |не | | | | |Енергія | | | | |элект |W |Дж |J | |ромагнитная| | | | |Енергія | | | | |элект | | | | |ромагнитная|w | | | | | | | | |питома | | | |.

5. Конструктивні особливості трансформаторов.

Основными частинами трансформатора є магнитопровод і котушка з обмотками. Матеріалом для магнитопровода трансформаторів служить листовая електротехнічна сталь різних марок і товщини, гарячої прокатки і холоднокатаная; від змісту кремнію, яке відбито у марці стали, а також від товщини аркуша залежать втрати потужності магнитопроводе від вихрових струмів. Товщину аркуша застосовуваної стали вибирають залежно від частоти мережі, що годує трансформатор: зі збільшенням частоти товщину аркуша треба зменшувати. Стрічкові (кручені) магнитопроводы виготовляються з стрічок рулонної стали; попередньо стрічка покривається ізолюючим і склеивающим составом.

Стрижневі магнитопроводы збирають із прямокутних пластин однаковою ширини. Частини магнитопровода, у яких перебувають обмотки, називаються стрижнями. Частина магнитопровода, з'єднує стрижні між собою, називається ярмом. Складання частин магнитопровода може здійснюватися впритул і вперекрышку, причому у цьому разі збільшується механічна міцність і зменшується магнітне опір магнитопровода. При складанні впритул пластини складають у єдиний пакет і передбачають ізоляційну прокладку між пакетами для запобігання замикання між окремими листами магнитопровода. Складання впритул спрощує монтаж і демонтаж трансформатора. Пластини магнитопровода скріплюють в окремий пакет або з допомогою ізольованих від магнитопровода шпильок або з допомогою спеціальних бандажів з капронових ниток.

Броньові магнитопроводы збирають із пластин Ш-образной форми і прямокутних пластин, замикаючих Ш-образную пластину. Ці магнитопроводы мають один стрижень, у якому мають все обмотки трансформатора. Складання броньового магнитопровода виробляється як і, як і магнитопровода стрижневого типу, описаного вище. Бо у броньовому магнитопроводе обмотка розміщається на середньому стрижні, магнітний потік розгалужується праву і ліву частини й, в такий спосіб, в крайніх стрижнях його значення буде зацікавлений у 2 рази менше, ніж у центральному; це дозволяє зменшити перетин крайніх стрижнів вдвічі проти центральним. складають із окремих штампованих кілець, покритих ізолюючим лаком; складання проводиться за допомогою намотки на пакет пластин стрічкової лакоткани. Цей магнитопровод має найкращими магнітними властивостями: найменше магнітне опір, мінімальні индуктивность розсіювання і чутливість до зовнішніх магнітним полях, проте виготовлення обмоток в цьому випадку може проводитися тільки на спеціальних верстатах човникового типу чи вручну. Стрічкові магнитопроводы стрижневого і броньового типу збираються з окремих, соединяемых впритул, магнитопроводов підковоподібній форми, а потім стягуються спеціальними накладками (хомутами). Така конструкція магнитопровода значно спрощує складання трансформатора. Стрічкові магнитопроводы проти пластинчастими допускають магнітну індукцію на 20—30% вище, втрат надходжень у них менше, заповнення обсягу магнитопровода і ККД трансформатора вище. З цих причин стрічкові магнитопроводы знаходять все ширше застосовуються. Тороидальные стрічкові магнитопроводы виготовляють шляхом навивки стрічки на оправлення заданого розміру. Обмотки трансформатора виробляються на намотувальних верстатах човникового типа.

[pic].

Рис. 1.1 Конструкція магнитопроводов трансформаторов Обмотки трансформатора виконують з мідного чи алюмінієвого ізольованого дроти. При виготовленні котушки з обмотками передбачаються ізолюючі прокладки: межобмоточная, межслойная і внешняя.

При діаметрі дроти більше однієї мм каркас виконується з электрокартона, а окремі верстви обмотки перев’язуються бавовняною лентой.

Обмоточные дроти маркуються по діаметру, виду ізоляції і нагревостойкости. На підвищення електричної міцності трансформатори після складання просочують электроизоляционными лаками, інколи ж заливають спеціальними компаундами. У трансформаторах середньої потужності ближчі один до стрижню мають обмотку нижчого напруги. Це дозволяє зменшити шар ізоляції між обмоткою і стрижнем, і навіть створює кращі економічні умови охолодження обмотки нижчого напруги, через яку протікає більший струм. У низьковольтних трансформаторах (до 100 У) малої потужності ближчі один до стрижню поміщають обмотку вищого напруги. Це дозволяє зменшити вартість трансформатора, бо середня довжина витка обмотки вищого напруги, виконуваної з дорогого дроти малого перерізу, виходить у тому разі менше. У високовольтних трансформаторах (понад 1000 У) застосовується роздільне розташування обмоток на стрижнях магнитопровода. У низьковольтних трансформаторах обмотки вміщено у відповідність до рис. 1.2,б.

[pic].

Рис. 1.2 Розташування обмоток на каркасі: а — в высоковольтном трансформаторі; б — в низковольтном; в — в броневом.

Гідність такого розташування обмоток—небольшое значення магнітного потоку розсіювання через меншою товщини намотки та її невеличкої витрата обмотувальних дротів, оскільки зниження товщини намотки веде до зменшення середньої довжини витка обмотки. У трансформаторах з броньовими магнитопроводами обмотки розташовуються на одному стрижні. У трехфазном трансформаторі кожному з стрижнів розташовуються первинна і вторинна обмотки даної фази. У тороидальных трансформаторах обмотки розташовуються у всій довжині магнитопровода. Стрижневі і броньові магнитопроводы з які перебувають ними обмотками складають у вузол з допомогою шпильок і накладок або шляхом запрессовки в скобу. Тороидальные магнитопроводы з які перебувають ними обмотками складають у вузол і кріплять до шасі з допомогою кріпильних шайб і гвинта з гайкой.

У конструкції трансформатора мусить бути передбачена панель, до якої припаиваются висновки обмоток. Корпус трансформатора (накладки, обойми, скоби) електрично сполучається з магнитопроводом і заземляется. Це необхідна із міркувань техніки безпеки у разі пробою одній з обмоток.

6. Маркування трансформаторов.

Кожен трансформатор оснастили щитком з матеріалу, не підданого атмосферним впливам. Щиток прикріплено до баку трансформатора на видному місці й містить його номінальні дані, які завдані травлением, гравіруванням, вибиванням чи в спосіб, які забезпечують довговічність знаків. На щитку трансформатора відповідно до ГОСТу 11 677−65 вказані такі данные:

1. Марка заводу-виготовлювача. 2. Рік випуску. 3. Заводський номер. 4. Позначення типу. 5. Номер стандарту, якому відповідав би виготовлений трансформатор. 6. Номінальна потужність. (Для трехобмоточных трансформаторів вказують потужність кожної обмотки). 7. Номінальні напруження і напруги відгалужень обмоток. 8. Номінальні струми кожної обмотки. 9. Кількість фаз. 10. Частота струму. 11. Схема і велика група сполуки обмоток трансформатора. 12. Напруга короткого замикання. 13. Рід установки (внутрішня, або зовнішня). 14. Спосіб охолодження. 15. Повна маса трансформатора. 16. Маса олії. 17. Маса активною частиною. 18. Положення перемикача, зазначені з його приводе.

Для трансформатора з штучним повітряним охолодженням додатково зазначена потужність його за від'єднаному охолодженні. Заводський номер трансформатора вибито на баку під щитком, на кришці близько введення ВН фази Проте й лівому кінці верхньої полки ярмовой балки магнитопровода.

Умовне позначення трансформатора складається з буквеної та цифрового частин. Букви означають таке: Т — трифазний трансформатор, Про — однофазний, М — природне масляне охолодження, Д — масляне охолодження з дутьем (штучне повітряний і з природною циркуляцією олії), Ц — масляне охолодження з примусової циркуляцією олії через водяний охолоджувач, ДЦ — масляне з дутьем і примусової циркуляцією олії, Р — грозоупорный трансформатор, М — наприкінці позначення — трансформатор з регулюванням напруги під навантаженням, М — другою місці - заповнений негорючим рідким діелектриком, Т третьому місці - трехобмоточный трансформатор.

Перше число, що стоїть після буквеного позначення трансформатора, показує номінальну потужність (кВ· А), друге число — номінальне напруга обмотки ВН (кВ· А). Так, тип ТМ 6300/35 означає трифазний двухобмоточный трансформатор з природним мастильним охолодженням потужністю 6300 кВ· А і напругою обмотки ВН 35 кВ· А; тип ТЦТНГ-6300/220 означає трифазний трехобмоточный трансформатор з примусової циркуляцією олії при масло-водяном охолодженні, з регулюванням напруги під навантаженням, грозоупорный, потужністю 63 000 кВ· А і напругою обмотки ВН 220 кВ.

Буква На позначення типу трансформатора означає автотрансформатор. У позначення трехобмоточных автотрансформаторов букву, А ставлять або першої, або останньої. Якщо автотрансформаторная схема є основним (обмотки ВН і СП утворюють автотрансформатор, а обмотка НЕ додаткова). Літеру, А ставлять першої, якщо трансформаторна схема є додаткової, букву, А ставлять последней.

7.

Список литературы

.

1. Китаєва В.Є. Трансформатори. Москва, «Вищу школу», 1974.

2. Грумбина Г. Б. Електричні машини та джерела харчування РЭА. Москва,.

«Энергоатомиздат», 1990.

3. Сидоров І.Н., Кушнірів С. В. Трансформатори побутової радіоелектронної апаратури, Москва «Радіо і зв’язок», 1994.