Proiectarea Si a Unui Transform at Or Electric Trifazat

8/3/2019 Proiectarea Si a Unui Transform at Or Electric Trifazat

1/29

TRANSFORMATOR DE PUTERE TRIFAZAT

380/660V

Coordonator:Prof.

STUDENT:HAMDI KEMAL AN.IV-ET- IFR

TRANSFORMATOR DE PUTERE TRIFAZAT 380/660V


2/29

Capitolul 1. INTRODUCERE

Capitolul 2. ASPECTE GENERALE PRIVINDTRANSFORMATORELE

Capitolul 3. CALCULUL SIMPLIFICAT ALTRANSFORMATORULUI. BREVIAR DE CALCUL

Capitolul 4. TRASAREA CARACTERISTICILOR DEFUNCIONARE ALE TRANSFORMATORULUI

Capitolul 5. ANALIZA REGIMURILOR SPECIALE

Capitolul 6. INTREINEREA, REPARAREA I NCERCAREATRANSFORMATORULUI DUP REPARAIE


3/29

Capitolul 1. INTRODUCERE

La sfritul anilor 1800 a aprut prima alimentare public cu energieelectric . Energia electric avea diferite tensiuni, fiind distribuit sub form decurent continuu (c.c.) sau curent alternativ (c.a.).

n cazul curentului alternativ nu exista un standard pentru frecvena lacare aceasta i schimb sensul.

Pe msur ce utilizarea energiei electrice cretea, a devenit evident c arexista avantaje de pe urma standardizrii tensiunilor electrice.

In prezent, Energia Electric este distribuit sub form de curentalternativ deoarece tensiunea acestuia poate fi schimbat uor cu untransformator un dispozitiv simplu, fiabil i eficient.

In forma sa elementar, un transformator electric const din 2 bobineseparate nfurate n jurul aceluiai miez de fier. Cnd se aplic o tensiune

alternativ la una dintre bobine, numit bobin primar, aceasta creeaz uncmp magnetic variabil n miez. Aceasta induce o tensiune alternativ n cealaltbobin, numit secundar. Tensiunea din bobina secundar depinde de raportuldintre numrul de spire din bobina secundar i cea primar. Dac, de exemplu, n bobina secundar sunt jumtate spire cte sunt n bobina primar, atuncitensiunea secundar va fi jumtate din tensiunea primar.


4/29

TR transform energia electromagnetic primar de parametrii (u1, i1) ntr-oenergie electromagnetic secundar de parametrii (u2, i2), frecvena rmaneconstant (f1=f2=ct.)

Transformatoare cobortoare de tensiune -reduce tensiunea electric la unnivel sczut, pentru consumul menajer;

Transformatoare ridictoare de tensiune -tensiunea secundar este mai maredect tensiunea primar creste tensiunea electric .

Transformatorul electric este un aparat static a crui funcionare se bazeaz pelegea induciei electromagnetice, destinat s transforme un sistem de curenialternativi, care circul n una din nfurrile sale, n unul sau mai multe altesisteme de cureni aternativi, de aceeai frecven, cu intensitatea itensiunea, n general diferite i care circul n alte nfurri.


5/29

Transformatorul electric este un subsistem intrinsec sistemului energetic.

O funcionare defectuoas a sa, datorit interconexiunilor din reea, atrage ofuncionare defectuoas a ntregului sistem energetic. Iat motivul pentru care, ncondiiile actualei crize energetice, este imperios necesar optimizareaconsumurilor energetice att la distribuitorul de energie ct i la fiecare beneficiar

n parte al acestei energii.Urmrirea continu a funcionalitii acestor echipamente este posibil numai

prin cunoaterea parametrilor ce determin o anumit stare.

Luarea deciziilor n timp util presupune o monitorizare continu a strilor,

deci, n ultim instan, a parametrilor ce caracterizeaz funcionareaechipamentelor la un moment dat.

n cazul transformatorului electric este necesar cunoaterea parametrilorschemei echivalente.

Capitolul 2. ASPECTE GENERALE PRIVIND TRANSFORMATORELE


6/29

n funcie de utilizarea lor, putem avea:

- transformatoare de putere folosite n transportul i distribuiaenergiei;

- transformatoare speciale de putere - folosite pentru alimentarea

cuptoarelor metalurgice, a redresoarelor, etc.

- transformatoare pentru reglarea tensiunii n retelele electrice;- autotransformatoare;

- transformatoare de msur;

- transformatoare pentru ncercri de izolaie de nalt tensiune;

- transformatoare cu trei nfurri, utilizate la interconexiunea a trei linii

electrice de transport, cu tensiuni diferite;

- transformatoare n execuie antigrizutoas i antiexploziv.

- transformatoare de pornire


7/29

n funcie de parametrul a crei valoare o reducexist:

transformatoare de current (TC) - nfurarea primar se conecteaz nserie cu circuitul primar, iar nfurarea secundar alimenteaz aparate de

msur, relee de protecie, etc.; transformatoare de tensiune (TT) - nfurarea primar se conecteaz nparalel cu circuitul primar, iar nfurarea secundar alimenteaz aparate demsur, relee de tensiune, etc.

Dup numrul de faze putem avea transformatoare:

- monofazate,- trifazate- speciale (ex: tri-hexafazate).

Dup numrul de nfurri secundare exist: cu o singur nfurare secundar;

cu dou sau mai multe nfurri secundare.

Dup felul instalaieipentru care sunt destinate exist: transformator de tip interior (I); transformator de tip exterior (E); transformator pentru instalaii complexe (se monteaz n

transformatoare de putere i ntrerupere).


8/29

Dup modul de instalare exist: transformator de trecere (T), numai pentru calea de curent; transformator de tip suport (S).

Dup felul izolaieiexist: cu aer (uscate); cu izolaie n ulei (U); cu izolaie de porelan (P); cu izolaie din rini epoxidice (sintetice) (R).

Dup tensiunea nfurriiprimare exist: transformatoare de nalt tensiune; transformatoare de joas tensiune; transformatoare de tensiune n cascad (tensiune foarte nalt, de la 220 KVn sus).

Dup destinaie exist: transformatoare montate n instalaii electrice; transformatoare de laborator; transformatoare portabile; transformatoare montate n scheme speciale.


9/29

In proiectarea transformatoare electrice de putere se urmrete oinereaunor soluii tehnico-economice optime, incluznd volum redus, randament mare,transferul cldurii cu usurin i cost redus.

Transformatorul trifazatEcuaiile, schemele echivalente i diagramele de fazori stabilite pentru

transformatorul monofazat, ce pot folosi la studiul fiecrei faze a grupului trifazatde transformatoare, constituit din trei transformatoare monofazate.

Conexiunile transformatoarelor trifazate.Conexiunea Stea- Stea

n figura 2.6 sunt reprezentate diagramele de fazori ale tensiunilor electromotoarede faz i de linie primare i secundare, induse de fluxurile rezultante utile.

Defazajul dintre tensiunile electromotoare de linie este de 0. Deci, transformatorulaparine grupei 0.

Deoarece nfurarea de nalt tensiune este legat n stea, ceea ce se reprezintprin notaia Y, iar nfurarea de joas tensiune este legat de asemenea n stea, ceeace se noteaz prin y, transformatorul examinat se spune c aparine conexiunii Yy- 0


10/29

Fig. 2.6 Schema nfurrilor i diagramelor de fazori ale tensiunilorelectromotoare pentruconexiunea Yy-0


11/29

Conexiunea Stea - Triunghi

nfurarea de nalt tensiune se presupune legat n stea, iar cea de joas

tensiune n triunghi. Se presupune c nfurrile sunt bobinate n acelai sens i auaceeai notaie a bornelor.

Fig. 2.7 Schema infurrilor i diagramele de fazori ale

tensiunilor electromotoare pentruconexiunea Yd-11


12/29

Particulariti constructive ale transformatorului trifazat

In reelele trifazate se utilizeaz dou variante constructive detransformatoare trifazate.

- se folosesc trei transformatoare monofazate ale cror nfurri primare,respectiv secundare, sunt legate n stea sau triunghi. In acest caz, fiecare faz aremiezul separat de acela al celorlalte faze.

- se utilizeaz pentru toate fazele un singur miez cu mai multe coloane.

Transformator trifazat construit

din trei transformatoare monofazate


13/29

Capitolul 3. CALCULUL SIMPLIFICAT AL TRANSFORMATORULUI.BREVIAR DE CALCUL

-Transformator electric trifazat avnd nfurrile din cupru i circuitulmagnetic confecionat din tole de oel electrotehnic laminat la rece izolat cucarlit (0.35mm), pierdere specifice la 1T i 50Hz

- Tensiunea nomoinal primar pe faz U1 = 380V;- Tensiunea nominal secundar pe faz U2 = 660V;

- Frecvena nominal f = 50Hz;- Factorul de putere nominal n secundarul transformatorului cos=0.85;- Schema de conexiune este: Dy-1;- Serviciul de funcionare este continuu- Materialele electroizolante se ncadreaz n clasa E- Circuitul magnetic este de tip cu coloane

- Puterea aparent S2=15KVA

Relaiile utilizate n proiect sunt n principal cu referire la TR de mic imedie putere (max. 200kVA), la frecvena industrial, de uz curent, avndrcire natural n aer.


14/29

Sub aspect matematic calculul TR admite mai multe soluii, ntruct numrulnecunoscutelor este mai mare dect numrul ecuaiilor care leag aceste necunoscute.Datorit acestui fapt, la calcularea TR electric trebuie adoptate anumite valori iniiale

pentru unele mrimi electromagnetice i cons

tructive, pe baza experienei acumulate laconstrucia i exploatarea transformatoarelor deja existente. Avnd n vedere acestaspect, la proiectarea unui TR se obin, de obicei, cteva variante de calcul ale acestuia,dintre care se alege cea mai convenabil.

Circuitul magnetic i nfurrile transformatorului

- am ales circuitul magnetic trifazat cucoloane;

- vom alege nfurri dispuseconcentric, nfurarea de tensiune mairedus se va dispune nspre circuitulmagnetic;

- nfurrile suntizolatefadecircuitulmagneticprinintermediulunorcarcasecilindrice turnate, realizate dinpolipropilen cutemperaturacriticntre

(150 - 160)rC;


15/29

Clasa de izolaie E a materialelor electroizolante; pelicula izolant aconductoarelor emailate cu lacuri polivinil acetalice, poliuretanice. Folii i fibrede tereftalat de polietilen. Testuri din tereftalat de polietilen. Uadm = 120 rC.

nfurrile transformatorului trifazat sunt izolate cu lacuri sau benzielectroizolante.

nfurrile transformatorului trifazat se conecteaz n cazul nostru nconexiune stea i triunghi.

Definirea mrimilor nominale ale transformatorului

- Curentul nominal i puterea aparent secundar- Puterea activ n secundar i primar- Componentele curentului primar i factorul de putere n primarul TR-ului- Puterea aparent i curentul primar

Seciunea circuitului magnetic

La transformatoarele de medie puterese practic construcii n trepte pentrucoloane i juguri.


16/29

Determinarea numrului de spire ale nfurrilor

Determinarea dimensiunilor conductoare, a ferestrei transformatorului idispunerea nfurrilor

In PRIMAR se alege din STAS 685-75, conductor de cupru, de seciunecircular, izolat cu izolaie din sticl 2v nfurri

In SECUNDAR se alege din STAS 2873-76, un conductor de cupru, deseciune profilat cu izolaia din sticla 2v nfurri

Forma ferestrei influeneaz att valoarea curentului de magnetizare cati costul transformatorului.


17/29

Masa nfurrilor ipierderile in nfurri

- Circuit magnetic cu coloane i nfurrile dispuse concentric

Masa ipierderile in circuitul magnetic

Curentul de funcionare in gol i randamentul

S-a calculat curentul de funcionare in gol, in procente din curentul primarnominal (I1)

Cderea de tensiune iparametrii transformatorului

In cazul nostru am determinat:

- Cderile de tensiune active- Rezistenele nfurrilor- Rezistena de scurtcircuit (Kapp)- Cderea de tensiune total activ

- Cderile de tensiune inductive pentru nfurrile concentrice- Cderea total de tensiune- Reluctana inductiv de scurtcircuit (Kapp)- Impedana de scurtcircuit- Tensiunea de scurtcircuit- Cderea de tensiune relativ


18/29

Verificarea transformatorului la nclzire

- Supratemperatura nfurrilor i a circuitului magnetic

- Variaia temperaturii de la straturile interioare ale nfurrilor la celeexterioare

Verificarea solicitrilor mecanice

- Se calculeaz forele electrodinamice (Fx i Fy) care acioneaz asupranfurrilor la scurtcircuit

- Curentul de oc in cazul unui scurtcircuit brusc la bornele secundare

- Verificarea la ncovoiere a consolelor de strngere a jugurilor. Consolele destrngere a jugurilor care sunt realizate din oel profilat, forma de U.

Console de presare a jugului


19/29

Capitolul 4. TRASAREA CARACTERISTICILOR DE FUNCIONAREALE TRANSFORMATORULUI

Caracteristica variaiei tensiunii secundare in funcie de valoarea relativ acurentului cand tensiunea primar i factorul de putere al sarcinii sunt constantenumit i caracteristica de sarcin a transformatorului electric

setraseazpentrucosN2 = 0.85 inductivicosN2 = 0.85 capacitiv

cos N2= 0.85 inductiv cos N2= 0.85 capacitiv

)/((%) 22 nr IIfu !(


20/29

Caracterictica externa, (ur (%) = f(F) pentru doua situatii: cosN2 = 0.85inductiv si cosN2=0.85 capacitiv

cos N2= 0.85 inductiv cos N2= 0.85 capacitiv


21/29

Caracteristica randamentului

Aceasta se determin in funcie de factorul de incrcare al

transformatorului la tensiunea primar constant (U1 = ct.) i factorul de puteresecundar constant (cos N2 = ct.)

FWPPP

P

!

2

2

2

FF

FL

PF - pierderileinfierPW - pierderileinnfurrila sarcinanominal


22/29

Capitolul 5. ANALIZA REGIMURILOR SPECIALE

Cuplarea la reea a transformatorului electric in gol

Dupa calcularea fluxului *MM care apare in regimul de conectare in gol, avalorilor maxime ale induciilor in coloan i jug, etc. se calculeazreluctanele circuitului magnetic al transformatorului.

Circuitul magnetic altransformatorului, echivalat cu un

circuit format din rezistene, estecel prezentat in figura alaturata.


23/29

Se reprezint grafic variaia fluxurilor in funcie de timp.

t [ms] 0 5 10 15 20 25 30 35 40

p 10

-3

[Wb] -15,98 0 15,98 0 -15,98 0 15,98 0 -15,98ap 10

-3[Wb] 15,98 14,23 12,68 11,29 10,09 8,96 7,98 7,11 6,33

10-3[Wb] 0 14,23 28,66 11,29 -5,92 8,96 23,96 7,11 -9,65

Fluxulfasciculartotal aredouacomponenete,unaperiodica siunaaperiodica.

apaNNN !


24/29

Scurtcircuitul trifazat brusc la bornele secundarului

i1k=i1kp+ i1kap

Se reprezinta grafic i1kap, i1kp i i1k in funcie de timpt [ms] 0 5 10 15 20 25 30 35 40

i1kp [A] 1583,02 0 -1583,02 0 1583,02 0 -1583,02 0 1583,02

i1kap[A] -1583,02 -63,182 -2,521 -0,1006 -0,0040 -0,0001603 -0,00000639 -0,000000255 -0,00000001019

i1k[A] 0 -63,182 -1585,54 -0,1006 1583,01 -0,0001603 -1583,02 -2,5510-7 1583,02

Variaia in timp

a curentului i1kp


25/29

Variaia in timp

a curentului i1k

Variaia in timp

a curentului i1kap


26/29

CAPITOLUL 6. INTREINEREA, REPARAREA I NCERCAREATRANSFORMATORULUI DUP REPARAIE

Intreinerea transformatoarelorare in vedere urmatoarele aspecte:

starea cuvei starea radiatoarelor

starea conservatorului de ulei starea expandorului starea capacului starea bornelor starea instalaiei de rcire starea aparatelor de pe transformator

starea circuitelor secundare starea dispozitivului de acionare a comutatorului


27/29

Repararea transformatoarelor

Repararea transformatoarelor se efectueaz numai dup retragerea lor dinexploatare, n baza foii de manevr, de ctre personalul de exploatare alstaiei sau al postului respectiv.

Procesul tehnologic al reparrii transformatorului cuprindeurmtoarele faze importante:

izolarea electric a transformatorului de restul instalaiei desfacerea legturilor electrice de la borne deplasarea transformatorului din box sau celul la atelierul de reparaii demontarea transformatorului repararea prilor componente defecte remontarea transformatorului incercri reinstalarea transformatorului n box sau n celul refacerea legturilor la instalaia electric ridicarea izolrii


28/29

Dup curirea miezului magnetic, se efectueaz un control minuios altolelor din coloane i jug, privind starea lor, ct i starea izolaiei acestora.

Dac la verificarea direct a strii tolelor i a izolaiei lor nu se constaturme de incendiu sau scurcircuite locale, trebuie s se efectueze ncercarispeciale.

Pentru precizarea strii izolaiei ntre tole se efectueaz urmtoarelencercri: msurarea pierderilor n gol msurarea tensiunii ntre marginale i pachetele miezului magnetic

msurarea rezistenei n c.c. a izolaiei ntre tolele diferitelor pachete.Infurrile sufer deteriorri ale conductorului, desfaceri de pe

bobin, ntreruperi sau contacte ntre diversele spire ale nfurrii, alterareaizolaiei pn la arderea ei, etc.

Pentru remedieri, nfurrile transformatorului sunt supuse unei

tehnologii de reparaie care const n: scoaterea nfurrilor de pe miezul magnetic scoaterea izolaiei de pe conductor, ndeprtarea poriunilor deterioratede conductor i lipirea capetelor reizolarea conductorului vechi rebobinarea nfurrilor

uscarea, presarea, impregnarea i coacerea nfurrilor remontarea nfurrilor pe coloanele miezului magnetic.


29/29

Incercrile transformatorului dup reparare

msurarea rezistenei de izolaie a nfurrilor

verificarea raportului de transformare verificarea grupei de conexiuni a nfurrilor verificarea rigiditii dielectrice a izolaiei la frecvena industrial ncercarea de scurtcircuit ncercarea de mers n gol msurarea rezistenelor nfurrilor n c.c. msurarea unghiului de pierderi dielectrice a nfurrilor i bornelor

Proiectarea Si a Unui Transform at Or Electric Trifazat

Documents

Transcript of Proiectarea Si a Unui Transform at Or Electric Trifazat