23
1 Diplomski rad Alen Tahirović Posebne vrste transformatora Uvod Transformator je jedan od najprostijih električnih uređaja. Njegov osnovni dizajn, materijali i principi su se malo promenili u poslednjih sto godina, ali opet, dizajn transformatora i materijali nastavljaju da se unapređuju. Transformatori su od vitalnog značaja za prenos energije visokim naponom koji obezbeđuje uštedu tokom prenosa energije na velike daljine. Jednostavnost i pouzdanost transformatora i ekonomičnost transformacije napona u njemu su osnovni činioci u izboru prenosa naizmeničnom strujom u Ratu struja kasnih osamdesetih godina 19. veka. Transformatori audio-učestanosti su korišćeni u najranijim eksperimentima u razvoju telefona. Dok su neke rane elektronske primene transformatora zamenjene alternativnim tehnikama, transformatori se još uvek nalaze u mnogim elektronskim uređajima. Transformatori dolaze u rasponu od malih transformatora sakrivenih u mikrofonima do džinovskih transformatora snage gigavata koji se koriste za povežu velike delove nacionalnih mreža, ali svi rade na istim osnovnim principima i sa velikim sličnostima u delovima. Transformator ne može da uradi sledeće: transformiše jednosmernu struju u naizmeničnu i obrnuto promeni napon i struju jednosmerne struje

Posebne vrste transformatora

Embed Size (px)

DESCRIPTION

s

Citation preview

Page 1: Posebne vrste transformatora

1

Diplomski rad Alen TahirovićPosebne vrste transformatora

Uvod

Transformator je jedan od najprostijih električnih uređaja. Njegov osnovni dizajn, materijali i

principi su se malo promenili u poslednjih sto godina, ali opet, dizajn transformatora i materijali

nastavljaju da se unapređuju.

Transformatori su od vitalnog značaja za prenos energije visokim naponom koji obezbeđuje

uštedu tokom prenosa energije na velike daljine. Jednostavnost i pouzdanost transformatora i

ekonomičnost transformacije napona u njemu su osnovni činioci u izboru prenosa

naizmeničnom strujom u Ratu struja kasnih osamdesetih godina 19. veka.

Transformatori audio-učestanosti su korišćeni u najranijim eksperimentima u razvoju

telefona. Dok su neke rane elektronske primene transformatora zamenjene alternativnim

tehnikama, transformatori se još uvek nalaze u mnogim elektronskim uređajima.

Transformatori dolaze u rasponu od malih transformatora sakrivenih u mikrofonima do

džinovskih transformatora snage gigavata koji se koriste za povežu velike delove nacionalnih

mreža, ali svi rade na istim osnovnim principima i sa velikim sličnostima u delovima.

Transformator ne može da uradi sledeće:

transformiše jednosmernu struju u naizmeničnu i obrnuto

promeni napon i struju jednosmerne struje

promeni učestanost naizmenične struje

Ipak, transformatori su delovi sistema koji izvode sve ove radnje. Zasluge za pronalazak

transformatora imaju:

Majkl Faradej, koji je izmislio indukcioni prsten 29. avgusta 1831. Ovo je bio prvi transformator,

iako ga je Faradej koristio samo da bi pokazao princip elektromagnetne indukcije i nije

predvideo drugu namenu za koju može da se eventualno iskoristi.

Lusijen Galard i Džon Dikson Gibs, koji su prvi prikazali uređaj nazvan sekundarni generator

u Londonu 1881 i kasnije su prodali ideju američkoj kompaniji Vestinghaus. Oni su takođe

prikazali pronalazak u Torinu 1884, gde je iskorišćen za električno osvetljenje. Ovi rani uređaji

su koristili otvoreno gvozdeno jezgro, koje je kasnije napušteno zaslugom efikasnijeg jezgra sa

zatvorenim kružnim magnetnim putem.

Page 2: Posebne vrste transformatora

2

Diplomski rad Alen TahirovićPosebne vrste transformatora

Vilijam Stenli, inženjer koji je radio za Vestinghausa, koji je razvio prvi praktičan uređaj, nakon

što je Džordž Vestinghaus kupio Galardove i Gibsove patente. Jezgro je bilo napravljeno od

spojenih gvozdenih limova u obliku slova E. Ovaj dizajn je prvi put komercijalno upotrebljen

1886. godine.

Slika 1. Patent prvog transformatora

Mađarski inženjeri Oto Blati, Mikša Đeri i Karolj Cipernovski iz kompanije Ganc iz

Budimpešte 1885, koji su stvorili efikasan ZBD model zasnovan na dizajnu Galarda i Gibsa.1

Nikola Tesla koji je 1891, izumeo Teslin kalem, visokonaponski rezonantni transformator sa

vazdušnim jezgrom za generisanje vrlo visokih napona na visokim učestanostima.

Tema ovog rada predstavlja posebne vrste transformatora, o čemu će biti riječi u daljem

izlaganju.

1Http://sr.wikipedia.org/sr-el/Трансформатор#.

Page 3: Posebne vrste transformatora

3

Diplomski rad Alen TahirovićPosebne vrste transformatora

Konstrukcija transformatora

Transformatori koji se koriste na industrijskim i audio učestanostima imaju jezgro načinjeno od mnogo tankih slojeva dinamo limova. Zbog koncentrisanja fluksa, ti slojevi su obmotani primarom i sekundarom. Pošto je čelično jezgro provodno, ono takođe ima struje indukovane zbog promenljivog magnetnog fluksa. Svaki sloj je izolovan od obližnjeg sloja da bi se smanjili gubici zbog vrtložnih struja koje zagrevaju jezgro. Uobičajeno slojevito jezgro je napravljeno od limova u obliku latiničnih slova ”Е” i ”I”, što im je dalo ime ”EI” transformatori.

Izvesni tipovi transformtora mogu imati zazore napravljene u magnetnim putanjama da spreče zasićenje. Ovi zazori mogu biti korišćeni da ograniče struju u kratkom spoju, kao što je slučaj u transformatorima za neonske svetiljke.

Magnetni histerezis čeličnog jezgra znači da ono zadržava statičko magnetsko polje kada se ukloni napajanje. Kada se napajanje ponovo priključi, zaostalo polje će izazvati veliku struju sve dok se efekat zaostalog polja ne smanji, obično nakon nekoliko ciklusa priključene naizmenične struje. Zaštite od pregorevanja uređaja kao što su osigurači moraju biti odabrani da dozvole ovoj bezopasnoj navali da prođe. Na transformatorima priključenim na duge nadzemne vodove, indukovana struja zbog geomagnetnih poremećaja tokom solarnih oluja može izazvati zasićenje jezgra i nepravilno dejstvo zaštitnih uređaja transformatora.

Masivno jezgro

Jezgra od gvozdenog praha se koriste u kolima koje rade iznad glavnih učestanosti do nekoliko desetina kiloherca. Ovi materijali kombinuju visoku magnetnu permeabilnost sa visokom električnom otpornošću.

Na još većim radio-učestanostima (RF), drugi tipovi jezgra su napravljeni od neprovodnih magnetnih keramičkih materijala zvanih feriti. Neki RF transformatori imaju pokretljiva jezgra koji dopuštaju nameštanje koeficijenta sprege (i širinu opsega) kola.

Vazdušna jezgra

Transformatori na visokim učestanostima mogu takođe imati i vazdušna jezgra. Ovo eliminiše gubitke usled histerezisa. Takvi transformatori zadržavaju visoku efikasnost sprege (mali gubici rasipanja) preklapanjem primara i sekundara.

Torusna jezgra

Torusni transformatori su napravljeni oko jezgra u obliku prstena, koje je napravljeno od dugih traka od silicijumskog čelika ili permaloja obavijenih u namotaj, od gvožđa u prahu ili

Page 4: Posebne vrste transformatora

4

Diplomski rad Alen TahirovićPosebne vrste transformatora

ferita, zavisno od radne učestanosti. Konstrukcija u obliku traka obezbeđuje da su granice traka optimalno poravnate, povećavajući efikasnost transformatora smanjivanjem opiranja jezgra.

Oblik zatvorenog prstena eliminiše vazdušne zazore ubačene u konstrukciju EI jezgara. Poprečni presek prstena je obično kvadratnog ili pravougaonog oblika, ali su skuplja jezgra kružnog preseka takođe prisutna. Primar i sekundar su često namotani koncentrično da prekriju celu površinu jezgra. Ovo smanjuje dužinu potrebne žice i takođe obezbeđuje zaklon da smanji magnetsko polje jezgra od stvaranja elektromagnetnih interferencija.

Torusna jezgra su efikasnija od jeftinijih slojevitih EI jezgara. Druge prednosti u odnosu na {EI}- su manja veličina (za oko polovinu), manju težinu (za oko polovinu), manje mehaničko zujanje (čineći ih superiornim u audio pojačavačima), manjim spoljašnjim magnetskim poljem (oko jedne desetine), postavljanje na jedan stub i više izbora oblika. Glavna mana je veća cena. Nedostatak konstrukcije torusnih transformatora je viša cena po namotaju. To za posledicu ima da se torusni transformatori retko sreću iznad nekoliko kilovoltampera. Mali distribucioni transformatori mogu da iskoriste neke prednosti torusnog jezgra deleći ga i otvarajući ga, a zatim ubacujući klupko koje sadrži namotaje.

Kada se namešta torusni transformator, važno je izbeći slučajno kratko spajanje kroz jezgro. Ovo se može desiti ako je čeličnom stubu jezgra dozvoljeno da dodirne metalne delove sa oba kraja, što može izazvati da opasno velika struja teče kroz stub.

Namotaji

U većini realnih transformatora, primar i sekundar su kalemi sa više navojaka provodne žice jer svaki navojak doprinosi magnetskom polju, stvarajući veću magnetnu indukciju nego što bi samo jedan navojak uradio. Žice susednih navojaka i raličitih namotaja moraju biti izolovane jedne od drugih.

Provodni materijal korišćen za namotaje zavisi od namene. Transformatori malih snaga i signalni transformatori su namotani od žice punog preseka, izolovanim emajlom ili ponekad dodatnom izolacijom. Veliki energetski transformatori mogu imati namotaje od bakra ili aluminijuma pravougaonog preseka ili užastog preseka za vrlo velike struje. Transformatori na visokim učestanostima koji rade na učestanostima od stotina kiloherca imaju namotaje od licnovane žice, da smanje gubitke u provodniku zbog skin (površinskog) efekta. Veliki energetski transformatori takođe koriste použene provodnike, pošto čak i na malim učestanostima nejednaka raspodela struje će postojati u niskonaponskom namotaju (velika struja). Svako uže je izolovano od ostalih, a užad su tako postavljena da na izvesnim tačkama u namotaju ili kroz namotaj, svaki deo ima drugačiji relativni položaj u celom provodniku. Ovo premeštanje

Page 5: Posebne vrste transformatora

5

Diplomski rad Alen TahirovićPosebne vrste transformatora

izjednačava struju koja teče u svakom užetu provodnika i smanjuje gubitke usled vrtložnih struja u samom namotaju. Použeni provodnik je takođe više savitljiv od čvrstog provodnika slične veličine.

Za signalne transformatore, namotaji mogu biti napravljeni tako da minimizuju ispuštenu induktivnost i zalutalu kapacitivnost čime se popravlja odziv na visokim učestanostima.

Namotaji primara i sekundara energetskih transformatora mogu imati spoljašnje priključke koji omogućavaju podešavanje odnosa napona.

Izolacija

Navoji moraju biti izolovani jedni od drugih da osiguraju da struja teče kroz ceo namotaj; kratki spojevi uklanjaju nekoliko navojaka iz kola, ozbiljno remeteći rad transformatora i pregrevajući ga. Razlika potencijala između susednih namojaka je obično mala, tako da je zaštita emejlom obično dovoljna za transformatore malih snaga.

U energetskim transformatorima, razlika potencijala između namotaja može biti vrlo velika. Izolacija mora biti između različitih namotaja i između navojaka da bi se sprečilo varničenje. Transformatori takođe mogu biti potopljeni u transformatorsko ulje koji obezbeđuje dalju izolaciju. Da bi se obezbedilo da izolaciona moć transformatorskog ulja ne propada, kućište transformatora je kompletno oklopljeno da spreči ulazak vlage. Ulje služi i kao sredina za hlađenje da odvede toplotu sa jezgra i namotaja.

Kućište

Iako je idealan transformator čisto induktivni uređaj, tokom rada blizina primara i sekundara može da izazove međusobnu kapacitivnost između namotaja. Tamo gde je predviđena velika električna izolacija između primara i sekundara, elektrostatički štit se stavlja između namotaja da smanji ovaj efekat.

Transformatori takođe mogu biti oklopljeni magnetnim štitovima, elektrostatičkim štitovima ili oboje da spreče spoljašnju inteferenciju da utiče na rad transformatora ili da spreči da transformator utiče na rad drugih uređaja (kao što su katodne cevi).

Hlađenje

Mali signalni transformatori ne stvaraju značajne količine toplote. Energetski transformatori na snagama od nekoliko kilovata rasipaju dovoljno toplote da budu osetno topli, ali se drže na

Page 6: Posebne vrste transformatora

6

Diplomski rad Alen TahirovićPosebne vrste transformatora

dozvoljenoj temperaturnoj granici prirodnim strujanjem vazduha. Transformatori koji rade na velikim snagama mogu se hladiti ventilatorima.

Specijalni uslovi se moraju ispuniti za hlađenje transformatora velikih snaga. Neki suvi transformatori su oklopljeni i imaju rezervoare pod pritiskom i hlade se azotom ili sumpor heksafluoridom (SF6).

Namotaji energetskih transformatora su obično potopljeni u transformatorsko ulje, visoko obrađeno mineralno ulje koje mora biti stabilno na visokim temperaturama tako da mali luk ili kratak spoj neće izazvati kvar ili požar. Veliki transformatori koji se koriste u zatvorenom prostoru moraju koristiti nezapaljivu tečnost. Nekada se koristio polihlorizovani bifenil (PCB), koji nije zapaljiv i koji je vrlo stabilan. Zbog stabilnosti PCB i svoje akumulacije u prirodi, više nije dozvoljena njegova upotreba. Danas, netoksična, stabilna ulja na bazi silicijuma ili fluorovanih ugljovodonika se mogu koristiti tamo gde troškovi zbog nezapaljive tečnosti nadoknađuju dodatnu gradnju zgrada za transformatore.

Ostali manje zapaljivi fluidi kao što je kanolino ulje se mogu koristiti, ali svi fluidi otporni na vatru imaju nedostatke u performansama, ceni ili toksičnosti u odnosu na mineralno ulje. Kućišta tranformatora hlađenih uljem mogu imati radijatore kroz koju kruži ulje prirodnim strujanjem. Vrlo veliki transformatori (snage megavata) mogu imati ventilatore, pumpe za ulje ili čak i izmenjivače toplote između ulja i vode. Transformatori sa uljem idu na dugotrajne procese sušenja kako bi potpuno bila odstranjena vodena para pre nego što se sipa ulje za hlađenje. Ovo pomaže sprečavanje kvarova tokom rada.2

Transformatori sa uljem mogu biti opremljenim Buholc-relejima, uređajima za zaštitu koji reaguju na nastanak gasa u transformatoru (prateći efekat pojave električnog luka u namotajima) i isključuje transformator pre nego što dođe do težih oštećenja.

Esperimentalni energetski transformatori snaga od 2 MVA su izgrađeni koristeći superprovodne namotaje koji eliminišu gubitke u bakru, ali ne i u jezgru. Oni su hlađeni tečnim azotom ili helijumom.

2M. Opačić, Princip rada transformatora, Beograd, 2002.

Page 7: Posebne vrste transformatora

7

Diplomski rad Alen TahirovićPosebne vrste transformatora

Posebne vrste transformatora

AutotransformatoriAutotransformator je transformator kod kojeg jedan isti navoj služi i kao primar i kao

sekundar. Autotransformatori mogu biti kao i obični transformatori jednofazni i trofazni, za

podizanje i za spuštanje napona.

Šema jednofaznog autotransformatora prikazana je na slici 2. Primarni napon priključen je

na krajeve D-Q primarnog navoja koji ima N' redno povezanih navojaka. Kao sekundarni navoj

služi dio primarnog navoja između krajeva d–q sa N” navojaka.

Slika 2. Šema autotransformatora za snižavanje napona

Struje, naponi i EMS autotransformatora povezani su istim odnosima kao kod običnih

transformatora:

J } over {J'} = {U'} over {U= E 'E} = {N'} over {N

=m

gdje je m odnos preobražaja autotransformatora. Autotransformator u odnosu na obični

transformator iste korisne snage, ima preimućstva, i to:

Page 8: Posebne vrste transformatora

8

Diplomski rad Alen TahirovićPosebne vrste transformatora

a) manji utrošak aktivnog materijala – bakra i gvožđa;

b) manji gubici energije, odnosno veći stepen iskorišćenja;

c) manju promjenu napona, pri promjeni opterećenja.

Pored pomenutih prednosti, autotransformator ima i nedostatke od kojih su glavni:

a) opasnost pojave visokog napona u sekundaru, usled električne veze navoja niskog i

visokog napona;

b) pojava velike struje kratkog spoja, uslijed male impedance kratkog spoja.

Dobra svojstva autotransformatora biće utoliko izraženija ukoliko je odnos preobražaja bliži

jedinici. Prema tome autotransformator će se promijeniti samo u slučaju kada se naponi

primara i sekundara malo razlikuju. U takve se ubrajaju I transformatori za podešavanje napona,

koji se redovno izvode kao autotransformatori.

Popred toga autotransformatori se široko primjenjuju za puštanje u rad sinhronih i

asinhronih motora. U trofaznim mrežama koriste se trofazni autotransformatori čiji navoji

mogu biti spregnuti u zvijezdu ili u trougao.

Rasprostranjeniji su trofazni autotransformatori čiji su navoji spregnuti u zvijezdu. U tom

slučaju je nulta tačka ili uzemljena, ili spojena sa neutralnim provodnikom.

Transformator broja fazaU servosistemima često se za napajanje izvršnih asinhronih motora koristi dvofazna struja.

Transformacija trofaznih struja u dvofazne može se postići pomoću takozvane Skotove sprege,

koju sačinjavaju dva jednofazna transformatora 1 i 2, spregnuta kao na slici 3.

U ovoj šemi tačka S dijeli navojke primarnog navoja transformatora na dva jednaka dijela.

Prema datoj slici napona na krajevima primara drugog transformatora iznosi:

V'2 = √32

V'1

Page 9: Posebne vrste transformatora

9

Diplomski rad Alen TahirovićPosebne vrste transformatora

Slika 3. Skotova sprega,dijagram električnih sila primara i sekundara, električne sile sekundara

Ovaj napon kasni iza napona prvog transformatora V'1 = V za četvrtinu periode T/4. Ja sno je

da će i magnetni fluksovi dvaju transformatora kasniti jedan prema drugom za T/4, a to isto važi

i za EMS koje ti fluksovi indukuju u sekundarima dvaju sekundara.3

Broj navojaka sekundara isti je u oba transformatora (N1” = N2”). Da bi i njihovi sekundarni

naponi bili isti potrebno je da magnetni fluks i EMS po navojku budu isti po vrijednosti u oba

transformatora . da bi ovo bilo ispunjeno potrebno je da između broja navojaka primara

transformatora 1 i 2 postoji odnos:

N2n=√3

2N1

} =0,866 {N} rsub {1} rsup {

Ako se sekundarni navoji spregnu povezivanjem ulaznih krajeva 01 i 02, dobija se dvofazna

sprega dok je V 12¿ = V” = √2U

3D. Jakovljević, Transformatori i gubici transformatora, Zagreb, 1990.

Page 10: Posebne vrste transformatora

10

Diplomski rad Alen TahirovićPosebne vrste transformatora

Transformator učestalostiNajviše se primjenjuju transformatorske šeme za udvostručenje i utrostručenje učestalosti.

Zasićeni nelinearni transformator za razliku od nezasićenog predstavlja generator harmoničnih

komponenti.

Uslijed djelovanja harmoničnih komponenti dtruje magnećenja višeg reda u sekundaru

jednofaznog transformatora se javljaju EMS čije amplitude zavise od oblika krive magnećenja.

Ako ova kriva ima pravougaoni oblik za harmonične komponente EMS važi: E3=1/3 E1, E5=1/5 E1

gdje indeks označava red harmonične komponente. Harmonične komponente parnog reda

javljaju se jedino u slučaju ako magnetni fluks transformatora sadrži jednosmjernu

komponentu. Da bi dobili transformator za utrostručenje učestalosti, potrebno je izdvojiti samo

treću harmoničnu komponentu, a ostale harmonične komponente smanjiti.

Slika 4. Transformatorska šema za utrostručenje učestalosti

To se postiže sa transformatorskom šemom za utrostručenje učestalosti prikazanoj na

slici4. Šemu sačinjavaju tri jednofazna transformatora koji rade u uslovima jako zasićenog

Page 11: Posebne vrste transformatora

11

Diplomski rad Alen TahirovićPosebne vrste transformatora

magnetnog kola. Primari transformatora spregnuti su u zvijezdu, a sekundari u otvoreni

trougao.

Ako se na sekundar priključi prijemnik, kroz njega će poteći struja trostruke učestalosti,

pošto je napon prvog harmonica na krajevima otvorenog trougla jednak nuli. Kapacitivnost

kondenzatora C redno uključenog u sekundarno kolo, podešava se za rezonansu, po trećem

harmoniku radi kompenzacije pada napona pri opterećenju.

Pošto ovakav preobražajnik učestalosti ima malu iskorišćenost materijala, često se koristi i

kao transformator prvog harmonika. Zbog toga se na magnetno kolo smešta i drugi sekundarni

namot spregnut u običan trougao ili zvijezdu.

Transformatori za ravnomjerno podešavanje napona

Transformator sa kliznim kontaktimaOvdje za ravnomjerno podešavanje sekundarnog napona transformatora služe kontaktne

dirke koje klize po neizolovanoj spoljnoj površini sekundarnog navoja, uslijed čega se mijenja

broj navojaka sekundara. Ovaj metod se široko koristi kod laboratorijskih autotransformatora

male snage.

Transformatori sa predmagnećenjem kola

Na slici 5 data je jedna od mogućih transformatorskih šema za ravnomjerno podešavanje

sekundarnog napona sa predmagnećenjem magnetnog kola jednosmjernom strujom. U šemi se

kriste dva jednofazna transformatora 1 i 2, koji imaju različite odnose preobražaja. Svaki od

transformatora ima rascijepljeno magnetno kolo, koje se dopunski magnetiše jednosmjernom

strujom koja protiče kroz navoj PM.4

4M. Tomić, električne mašine, Beograd, 1995.

Page 12: Posebne vrste transformatora

12

Diplomski rad Alen TahirovićPosebne vrste transformatora

Slika 5. Transformator za ravnomjerno podešavanje napona sa predmagnećenjem

Kako primari tako i sekundari transformatora, 1 i 2 vezani su u red. Pri odvojenom

podešavanju predmagnećenja transformatora 1 i 2 pokazuje da se teorijski napon U”=

U 1} + {U} rsub {2 } rsup { mijenja u granicama od U”=m1U do U”=m2U. praktišno se napon U” može

ravnomjerno podešavati u nešto užim granicama.5

5A. Zakarov, Princip rada električnih mašina, Moskva, 1977.

Page 13: Posebne vrste transformatora

13

Diplomski rad Alen TahirovićPosebne vrste transformatora

Transformatori za napajanje statičkih usmjerača

Glavna razlika između transformatora za napajanje statičkih usmjerača i običnih

transformatora sastoji se u tome što uslovi rada primarnih i sekundarnih navoja transformatora

za napajanje usmjerača nijesu isti.

Doista, kod ovih transformatora svaki sekundarni navoj je opterećen dok radi odgovarajući

poluprovodnički usmjerački element, odnosno za vrijeme jednog dijela trajanja periode. Iz ovog

proističe loše korišćenje sekundarnih navoja, i to utoliko lošije ukoliko je broj faza veći.

Ovo uslovljava predimenzionisanje navoja sekundara koji moraju biti predviđeni za veću

prividnu snagu nego navoji primara. U uređajima za usmjeravanje trofazne struje obično se

primjenjuju transformatori čiji namotaji niskog napona imaju 6 faza, jer se u tom slučaju

smanjuju varijacije usmjerene struje i napona u odnosu na njihove srednje vrijednosti.

Razmotrićemo dvije tipične sprege koje se koriste za napajanje statičkih usmerača kod

transformatora

Sprega zvijezda – dvostruka slomljena zvijezdaU ovoj sprezi primarni navoji su spregnuti u zvijezdu, a svaki sekundarni navoj dijeli se u tri

jednaka dijela koji se međusobno povezuju. Na slici 6 prikazan je dijagram EMS koji odgovara

posmatranoj sprezi. Primarni i sekundarni navoji se navijaju u suprotnim smjerovima.

Slika 6. Sprega zvijezda – dvostruka slomljena zvijezda, dijagram

Page 14: Posebne vrste transformatora

14

Diplomski rad Alen TahirovićPosebne vrste transformatora

U skladu sa tim, zvijezda indukovanih EMS a1 – b1 – c1 obrnuta je u odnosu na zvijezdu ABC

za 180°. Naponi 01, 02,…, 6 obrazuju simetrični šestofazni system napona.

Sprega zvijezda – dvostruka zvijezda sa induktivnim navojem za izjednačenjeJedna grupa ovih navoja spregnuta je u direktnu zvijezdu, a druga u okrenutu zvijezdu.

Ovdje slova označavaju jezgro na koje je smješten navoj, a brojni indeksi – redoslijed rada PUE.

Uloga induktivnog kalema sastoji se u tome da EMS indukovana u njemu izjednači potencijale

dveju anoda usmjeračkih elemenata susjednim po brojnim indeksima i primora ih da rade

istovremeno. Prema tome zvijezde će raditi paralelno, a svaki od dva usmjeračka elementa koji

rade paralelno, daje polovinu od ukupne usmjerene struje.

Slika 7. Sprega zvijezda – dvostruka zvijezda sa induktivnim navojem za izjednačenje

U ovoj sprezi svaki usmjerački element ne radi na jednu šestinu periode, kao u slučaju

sprege zvijezda – dvostruka slomljena zvijezda, već 1/3 periode isto kao trofazni usmjerači. U

odnosu na sva druga svojstva sprega ostaje šestofazna. Transformator je u ovoj sprezi bolje

iskorišćen, jer, kako je pokazano usmjerač prelazi sa šestofaznog režima rada na trofazni.

Page 15: Posebne vrste transformatora

15

Diplomski rad Alen TahirovićPosebne vrste transformatora

Zaključak

Ovim radom sam pokušao na što lakši i prostiji način predočiti ne samo poznavaocima ove

grane, nego čak i laicima opšte odlike posebnih vrsta transformatora, kao i principe

funkcionisanja transformatora.

Kako je transformator ključna komponenta prijenosa i distribucije električne energije, to je

veoma bitno imati stalan uvid o stanju transformatora u pogonu tokom eksploatacionog

perioda. U tu svrhu razvijen je određen broj metoda za kontrolu, nadzor i ispitivanje sistema

izolacije transformatora.

Svaka od primjenjenih metoda ima svoje osobenosti prvenstveno po pitanju osjetljivosti,

primjenljivosti i sveobuhvatnosti. Specifična karakteristika svake od datih metoda je da sistem

izolacije posmatraju ili u globalu ili samo kao jedan njegov dio. Zbog toga je, za pravovaljanu

interpretaciju dobijenih rezultata, za svaki primjer ponaosob, neophodno koristiti kombinaciju

više ispitnih metoda i poznavati prirodu i karakter kvara. U procesu kontrole, nadzora i

ispitivanja sistema izolacije transformatora, pored ispitnih metoda sa svim svojim

karakteristikama, te prirode i karaktera kvara, veoma bitne faktore čine i ispitna ekipa, vlastito

iskustvo i iskustvo drugih, poznavanje eksploatacionih događaja i njihova hronologija, ispitna

oprema, poznavanje proizvoda, itd. U posebnim slučajevima, ovisno o tehničkim, strateškim ili

ekonomskim faktorima, preporučuje se korištenje posebnih ekspertnih sistema ili kolegija

eksperata.

Page 16: Posebne vrste transformatora

16

Diplomski rad Alen TahirovićPosebne vrste transformatora

Literatura

Http://sr.wikipedia.org/sr-el/Трансформатор#.

M. Opačić, Princip rada transformatora, Beograd, 2002.

D. Jakovljević, Transformatori i gubici transformatora, Zagreb, 1990.

M. Tomić, električne mašine, Beograd, 1995.

A. Zakarov, Princip rada električnih mašina, Moskva, 1977

Page 17: Posebne vrste transformatora

17

Diplomski rad Alen TahirovićPosebne vrste transformatora

SadržajUvod.................................................................................................................. 1

Konstrukcija transformatora..............................................................................3

Masivno jezgro................................................................................................3

Vazdušna jezgra.............................................................................................. 3

Torusna jezgra.................................................................................................4

Namotaji.........................................................................................................4

Izolacija...........................................................................................................5

Kućište............................................................................................................ 5

Hlađenje......................................................................................................... 6

Posebne vrste transformatora............................................................................7

Autotransformatori.........................................................................................7

Transformator broja faza.................................................................................8

Transformator učestalosti.............................................................................10

Transformatori za ravnomjerno podešavanje napona....................................11

Transformator sa kliznim kontaktima.........................................................11

Transformatori sa predmagnećenjem kola..................................................11

Transformatori za napajanje statičkih usmjerača...........................................13

Sprega zvijezda – dvostruka slomljena zvijezda...........................................13

Sprega zvijezda – dvostruka zvijezda sa induktivnim navojem za izjednačenje...................................................................................................................14

Zaključak..........................................................................................................15

Literatura......................................................................................................... 16