Proiectarea Si Intretinerea Unui Transformator Electric Trifazat

8/18/2019 Proiectarea Si Intretinerea Unui Transformator Electric Trifazat

1/26

Boboc Constantin EugenFacultatea de Inginerie ElectricaGrupa 112B


2/26

Capitolul 1. INTRODUCERE

Capitolul 2. ASPECTE GENERALE PRIVINDTRANSFORMATORELE

Capitolul 3. CALCULUL SIMPLIFICAT AL

TRANSFORMATORULUI. BREVIAR DE CALCUL

Capitolul 4. TRASAREA CARACTERISTICILOR DEFUNCIONARE ALE TRANSFORMATORULUI

Capitolul !. ANALI"A REGIMURILOR SPECIALE

Capitolul #. INTREINEREA$ REPARAREA %I &NCERCAREATRANSFORMATORULUI DUP' REPARAIE


3/26

Capitolul 1. INTRODUCERE

La sfârşitul anilor 1800 a apărut prima alimentare publică cu energieelectrică . Energia electrică avea diferite tensiuni, fiind distribuită sub formă de

curent continuu (c.c.) sau curent alternativ (c.a.). n ca!ul curentului alternativ nu e"ista un standard pentru frecven#a la

care aceasta $şi sc%imbă sensul.

&e măsură ce utili!area energiei electrice creştea, a devenit evident că are"ista avanta'e de pe urma standardi!ării tensiunilor electrice.

n pre!ent, Energia Electrică este distribuită sub formă de curentalternativ deoarece tensiunea acestuia poate fi sc%imbată uşor cu untransformator un dispo!itiv simplu, fiabil şi eficient.

n forma sa elementară, un transformator electric constă din * bobineseparate $nfăşurate $n 'urul aceluiaşi mie! de fier. +ând se aplică o tensiune

alternativă la una dintre bobine, numită bobină primară, aceasta creea!ă uncâmp magnetic variabil $n mie!. ceasta induce o tensiune alternativă $n cealaltăbobină, numită secundară. -ensiunea din bobina secundară depinde de raportuldintre numărul de spire din bobina secundară şi cea primară. acă, de e"emplu, $n bobina secundară sunt 'umătate spire câte sunt $n bobina primară, atuncitensiunea secundară va fi 'umătate din tensiunea primară.


4/26

-/ transformă energia electromagnetică primară de parametrii (u 1

, i 1

) $ntroenergie electromagnetică secundară de parametrii (u *, i *), frecven#a rămaneconstantă (f 1f *ct.)

Transformatoare coborâtoare de tensiune - reduce tensiunea electrică la unnivel scă!ut, pentru consumul mena'er2

Transformatoare ridicătoare de tensiune - tensiunea secundară este mai maredecât tensiunea primară creste tensiunea electrică .

-ransformatorul electric este un aparat static a cărui func#ionare se ba!ea!ă pelegea induc#iei electromagnetice, destinat să transforme un sistem de curen#ialternativi, care circulă $n una din $nfăşurările sale, $n unul sau mai multe altesisteme de curen#i aternativi, de aceeaşi frecven#ă, cu intensitatea şi

tensiunea, $n general diferite şi care circulă $n alte $nfăşurări.


5/26

-ransformatorul electric este un subsistem intrinsec sistemului energetic.

3 func#ionare defectuoasă a sa, datorită intercone"iunilor din re#ea, atrage ofunc#ionare defectuoasă a $ntregului sistem energetic. ată motivul pentru care, $ncondi#iile actualei cri!e energetice, este imperios necesară optimi!areaconsumurilor energetice atât la distribuitorul de energie cât şi la fiecare beneficiar $n parte al acestei energii.

4rmărirea continuă a func#ionalită#ii acestor ec%ipamente este posibilă numaiprin cunoaşterea parametrilor ce determină o anumită stare.

Luarea deci!iilor $n timp util presupune o monitori!are continuă a stărilor,deci, $n ultimă instan#ă, a parametrilor ce caracteri!ea!ă func#ionareaec%ipamentelor la un moment dat.

n ca!ul transformatorului electric este necesară cunoaşterea parametrilorsc%emei ec%ivalente.

Capitolul 2. ASPECTE GENERALE PRIVIND TRANSFORMATORELE


6/26

n proiectarea transformatoare electrice de putere se urmăreşte o#inereaunor solu#ii te%nicoeconomice optime, inclu!ând volum redus, randament mare,transferul căldurii cu usurin#ă şi cost redus.

-ransformatorul trifa!at-eoria e"pusă pentru transformatorul monofa!at se poate utili!a de

asemenea şi la studiul transformatorului trifa!at cu coloane $n regim simetricec%ilibrat.

Ecua#iile, sc%emele ec%ivalente şi diagramele de fa!ori stabilite pentrutransformatorul monofa!at, ce pot folosi la studiul fiecărei fa!e a grupului

trifa!at de transformatoare, constituit din trei transformatoare monofa!ate.n continuare se va considera problema cone"iunilor transformatoarelor

trifa!ate.Conexiunea Stea- Stea În figura 2.6 sunt reprezentate diagramele de fazori ale tensiunilor electromotoare

de fază şi de linie primare şi secundare, induse de fluxurile rezultante utile.Defazajul dintre tensiunile electromotoare de linie este de 0°. Deci, transformatorulaparţine grupei 0.

Deoarece nfăşurarea de naltă tensiune este legată n stea, ceea ce se reprezintăprin notaţia !, iar nfăşurarea de joasă tensiune este legată de asemenea n stea, ceeace se notează prin y, transformatorul examinat se spune că aparţine conexiunii Y y " 0


7/26

Fig. 2.6 Schema înfăşurărilor şi diagramelor de faori ale tensiunilorelectromotoare !entru conexiunea "#-$


8/26

Conexiunea Stea - Triunghi

Înfăşurarea de naltă tensiune se presupune legată n stea, iar cea de joasătensiune n triung#i. $e presupune că nfăşurările sunt %o%inate n acelaşi sens şi au

aceeaşi notaţie a %ornelor.

Fig. 2.% Schema infăşurărilor şi diagramele de faori ale

tensiunilor electromotoare !entru conexiunea "d-&&


9/26

Conexiunea Stea ' (ig-ag) "-&&

Fig. 2.*. Schema şi diagramele de faori ale tensiunilorelectromotoare !entru conexiunea "-&&


10/26

&articularită#i constructive ale transformatorului trifa!at

n re#elele trifa!ate se utili!ea!ă două +ariante constructi+e detransformatoare trifa!ate." se folosesc trei transformatoare monofa!ate ale căror $nfăşurări primare,respectiv secundare, sunt legate $n stea sau triung%i. n acest ca!, fiecare fa!ă aremie!ul separat de acela al celorlalte fa!e.

" se utili!ea!ă pentru toate fa!ele un singur mie! cu mai multe coloane.

Fig. 2.9 Transformator trifazat construit Fig. 2.10 Transformator trifazat cu

din trei transformatoare monofazate trei coloane


11/26

Capitolul 3. CALCULUL SIMPLIFICAT AL TRANSFORMATORULUI.BREVIAR DE CALCUL

5e va proiecta un transformator electric trifa!at având $nfăşurările dincupru şi circuitul magnetic confec#ionat din tole de o#el electrote%nic laminatla rece i!olat cu carlit (0.67mm), pierdere specifice la 1- şi 70!

-ensiunea nomoinală primară pe fa!ă 41 68092 -ensiunea nominală secundară pe fa!ă 4* 10092

:recven#a nominală f 70!2 :actorul de putere nominal $n secundarul transformatorului cos;0.872 5c%ema de cone"iune este< =12 5erviciul de func#ionare este continuu >aterialele electroi!olante se $ncadrea!ă $n clasa E +ircuitul magnetic este de tip cu coloane

&uterea aparentă 5*17?9

/ela#iile utili!ate $n proiect sunt $n principal cu referire la -/ de mică şimedie putere (ma". *00@9), la frecven#a industrială, de u! curent, avândrăcire naturală $n aer.


12/26

$u% aspect matematic calculul &' admite mai multe soluţii, ntruc(t numărulnecunoscutelor este mai mare dec(t numărul ecuaţiilor care leagă aceste necunoscute.Datorită acestui fapt, la calcularea &' electric tre%uie adoptate anumite )alori iniţialepentru unele mărimi electromagnetice şi constructi)e, pe %aza experienţei acumulate la

construcţia şi exploatarea transformatoarelor deja existente. *)(nd n )edere acestaspect, la proiectarea unui &' se o%ţin, de o%icei, c(te)a )ariante de calcul ale acestuia,dintre care se alege cea mai con)ena%ilă.

Circuitul magnetic şi înfăşurările transformatorului

" am ales circuitul magnetic trifa!at cucoloane+

" vom alege $nfăşurări dispuseconcentric, $nfăşurarea de tensiune mairedusă se va dispune $nspre circuitul

magnetic+" Înfăşurările sunt izolate faţă de circuitulmagnetic prin intermediul unor carcasecilindrice turnate, realizate dinpolipropilenă cu temperatura critică ntre

-0 " -60/°+


13/26

+lasa de i!ola#ie E a materialelor electroi!olante2 pelicula i!olantă aconductoarelor emailate cu lacuri polivinil acetalice, poliuretanice. :olii şi fibrede tereftalat de polietilenă. -esături din tereftalat de polietilenă. θadm 1*0 °+.

nfăşurările transformatorului trifa!at sunt i!olate cu lacuri sau ben!i

electroi!olante. nfăşurările transformatorului trifa!at se conectea!ă $n ca!ul nostru $ncone"iune stea şi triung%i.

,efinirea mărimilor nominale ale transformatorului

+urentul nominal şi puterea aparentă secundară &uterea activă $n secundar şi primar +omponentele curentului primar şi factorul de putere $n primarul -/ului &uterea aparentă şi curentul primar

Seciunea circuitului magnetic

La transformatoarele de medie puterese practică construc#ii $n trepte pentrucoloane şi 'uguri.


14/26

,eterminarea numărului de s!ire ale înfăşurărilor

,eterminarea dimensiunilor conductoare) a ferestrei transformatorului şidis!unerea înfăşurărilor

n &/>/ se alege din 5-5 A87B7, conductor de cupru, de seciunecirculară, i!olat cu i!ola#ie din sticlă *× $nfăşurări

n 5E+4C/ se alege din 5-5 *8B6BA, un conductor de cupru, deseciune !rofilată cu i!ola#ia din sticla *× $nfăşurări

:orma ferestrei influen#ea!ă atât valoarea curentului de magneti!are cat

şi costul transformatorului.


15/26

asa înfăşurărilor şi !ierderile in înfăşurări

+ircuit magnetic cu coloane şi $nfăşurările dispuse concentric

asa şi !ierderile in circuitul magnetic

Curentul de funcionare in gol şi randamentul

5a calculat curentul de func#ionare in gol, in procente din curentul primarnominal (1)

Căderea de tensiune şi !arametrii transformatorului

n ca!ul nostru am determinat< +ăderile de tensiune active /e!isten#ele $nfăşurărilor /e!isten#a de scurtcircuit (?app) +ăderea de tensiune totală activă

+ăderile de tensiune inductive pentru $nfăşurările concentrice +ăderea totală de tensiune /eluctan#a inductivă de scurtcircuit (?app) mpedan#a de scurtcircuit -ensiunea de scurtcircuit +ăderea de tensiune relativă


16/26

/erificarea transformatorului la încălire

5upratemperatura $nfăşurărilor şi a circuitului magnetic" 9aria#ia temperaturii de la straturile interioare ale $nfăşurărilor la cele

e"terioare/erificarea solicitărilor mecanice

5e calculea!ă for#ele electrodinamice (:" şi :=) care ac#ionea!ă asupra $nfăşurărilor la scurtcircuit

+urentul de şoc in ca!ul unui scurtcircuit brusc la bornele secundare

9erificarea la $ncovoiere a consolelor de strângere a 'ugurilor. +onsolele destrângere a 'ugurilor care sunt reali!ate din o#el profilat, forma de 4.

Console de !resare a 0ugului


17/26

+apitolul D. -/5/E +/+-E/5-+L3/ E :4C+3C/ELE -/C5:3/>-3/4L4

se trasează pentru cosϕ2 1 0. inducti) şicosϕ2 1 0. capaciti)

cos ϕ 2 = 0.85 inductiv cos ϕ 2 = 0.85 caacitiv

)/((%) 22 nr I I f u =∆


18/26

+aracterictica e"terna, ur (F) f (β) pentru doua situatii< cosϕ* 0.87inductiv si cosϕ*0.87 capacitiv

cos ϕ 2 = 0.85 inductiv cos ϕ 2 = 0.85 caacitiv


19/26

Caracteristica randamentului

ceasta se determină in func#ie de factorul de incărcare altransformatorului la tensiunea primară constantă (41 ct.) şi factorul de putere

secundar constant (cos ϕ* ct.)

F W P P P

P

++

=2

2

2

β β

β η

34 " pierderile in fier 35 " pierderile in nfăşurări la sarcina nominală


20/26

+apitolul 7. CLG /EH>4/L3/ 5&E+LE

Cu!larea la reea a transformatorului electric in gol

upa calcularea flu"ului >> care apare in regimul de conectare in gol, avalorilor ma"ime ale induc#iilor in coloană şi 'ug, etc. se calculea!ăreluctan#ele circuitului magnetic al transformatorului.

+ircuitul magnetic altransformatorului, ec%ivalat cu uncircuit format din re!isten#e, estecel pre!entat in figura alaturata.


21/26

5e repre!intă grafic varia#ia flu"urilor in func#ie de timp.

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

φ p 10-3[Wb] -15,98 0 15,98 0 -15,98 0 15,98 0 -15,98

φap 10-3

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

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

4luxul fascicular total are doua componenete, una periodica si una aperiodica.

apa ϕ ϕ ϕ +=


22/26

5curtcircuitul trifa!at brusc la bornele secundarului

i 1! 1 i 1! i 1!a

5e repre!inta grafic i 1@ap, i &1! şi i &1 in func#ie 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 -2,55·10-7 1583,02

Variaţia in timpa curentului i1kp


23/26

Variaţia in timpa curentului i1k

Variaţia in timpa curentului i1kap


24/26

CAPITOLUL #. INTREINEREA$ REPARAREA %I &NCERCAREATRANSFORMATORULUI DUP' REPARAIE

ntre#inerea transformatoarelor are in vedere urmatoarele aspecte<

7 starea cuvei7 starea radiatoarelor 7 starea conservatorului de ulei7 starea e"pandorului

7 starea capacului7 starea bornelor 7 starea instala#iei de răcire7 starea aparatelor de pe transformator

7 starea circuitelor secundare7 starea dispo!itivului de ac#ionare a comutatorului


25/26

/epararea transformatoarelor

/epararea transformatoarelor se efectuea!ă numai după retragerea lor din

e"ploatare, $n ba!a foii de manevră, de către personalul de e"ploatare alsta#iei sau al postului respectiv.

&rocesul te%nologic al reparării transformatorului cuprindeurmătoarele fa!e importante<

7 i!olarea electrică a transformatorului de restul instala#iei7 desfacerea legăturilor electrice de la borne7 deplasarea transformatorului din bo"ă sau celulă la atelierul de repara#ii7 demontarea transformatorului7 repararea păr#ilor componente defecte7 remontarea transformatorului

7 incercări7 reinstalarea transformatorului $n bo"ă sau $n celulă7 refacerea legăturilor la instala#ia electrică7 ridicarea i!olării


26/26

upă cură#irea mie!ului magnetic, se efectuea!ă un control minu#ios altolelor din coloane şi 'ug, privind starea lor, cât şi starea i!ola#iei acestora.

acă la verificarea directă a stării tolelor şi a i!ola#iei lor nu se constatăurme de incendiu sau scurcircuite locale, trebuie să se efectue!e $ncercari

speciale.&entru preci!area stării i!ola#iei $ntre tole se efectuea!ă următoarele $ncercări<

7 măsurarea pierderilor $n gol7 măsurarea tensiunii $ntre marginale şi pac%etele mie!ului magnetic7 măsurarea re!isten#ei $n c.c. a i!ola#iei $ntre tolele diferitelor pac%ete.

nfăşurările suferă deteriorări ale conductorului, desfaceri de pebobină, $ntreruperi sau contacte $ntre diversele spire ale $nfăşurării, alterareai!ola#iei până la arderea ei, etc.

&entru remedieri, $nfăşurările transformatorului sunt supuse unei

te%nologii de repara#ie care constă $n

Documents

Proiectarea Si Intretinerea Unui Transformator Electric Trifazat