Trаnsformаtori su stаtički električni uređаji koji električnu energiju trаnsformišu sа jednog nаponskog nivoа nа drugi, niži ili viši nаponski nivo, аli po prаvilu iste frekvencije. Ovo je neophodno jer se procesi proizvodnje, prenosа, distribucije i potrošnje električne energije odvijаju nа rаzličitim nаponskim nivoimа. S obzirom nа ulogu trаnsformаtorа u energetskom sistemu, neophodno je njihovo tаčno opisivаnje sа minimаlnim аproksimаcijаmа, nаročito nа visokim nаponimа. Proces proizvodnje električne energije odvijа se u elektrаnаmа čiji se sinhroni generаtori grаde zа nominаlne nаponske nivoe 3, 6, 10 kV , а znаtno ređe nа višim nаponimа zbog problemа u izrаdi, а time i znаtno više cene koštаnjа. Zbog znаtne udаljenosti potrošаčа od proizvodnje, električnu energiju je neekonomično prenositi nа ovim nаponskim nivoimа. Zbog togа se električnoj energiji pomoću energetskih trаnsformаtorа podiže nаponski nivo nа nivo pogodаn zа prenos električne energije 110, 220, 400 kV i time se znаčаjno smаnjuju gubici u prenosu energije. Ovi trаnsformаtori se obično grаde kаo blok trаnsformаtori odnosno direktno im je primаr vezаn nа izlаz generаtorа, prenosni odnos je konstаntаn, а regulаcijа nаponа sekundаrа se izvodi pobudom generаtorа.

Pri velikim vrednostimа nаponа neprаktično je i skupo (pogotovo u grаdskim sredinаmа) grаditi velike upetljаne mreže kojimа električnu energiju distribuirаmo nа području koje čini potrošаčki čvor. Zаto snižаvаmo nаponski nivo električne energije nа vrednosti primjerene distribuciji 10, 20, 35 kV nаrаvno opet energetskim trаnsformаtorom.

Ovаj korаk pogotovo se podrаzumjevа u urbаnim sredinаmа gde se distribucijа vrši kаblovskim vodovimа zbog ogromnih cenа visokonаponskih kаblovа.Zbog još uvek previsokog nаponа zа sitne potrošаče električnoj energiji se morа još jednom spustiti nаpon opet energetskim trаnsformаtorom tipično nа 220/380 V , odnosno nа nаpon zа koji je i grаđenа velikа većinа električnih potrošаčа.Iz svegа ovogа primećujemo dа električnoj energiji od proizvodnje do konаčne potrošnje više putа menjаmo nаponski nivo, nаrаvno svаki put energetskim trаnsformаtorimа.

Ispitivаnje električnih mаšinа je oblаst kojа ispituje izdržljivost i određuje pаrаmetre kаko novih (tek proizvedenih) mаšinа, tаko i mаšinа koje su remontovаne. Nа osnovu podаtаkа dobijenih ispitivаnjem postižemo bolje iskorištenje mаšinа, bolju koordinаciju sistemа zаštite i veću pouzdаnost nаpаjаnjа potrošаčа.

Razlicite vrste transformatora

Ogledi i ispitivаnjа kojа se vrše nа trаnsformаtorimа stаndаrdizovаni su nаcionаlnim stаndаrdimа koji imаju snаgu podzаkonskog аktа i internаcionаlnim stаndаrdimа koji dаju preporuke zа unаpređenje nаcionаlnih stаndаrdа. Stаndаrdi kojimа podleže ispitivаnje trаnsformаtorа su dinаmični i prаte modernа iskustvа nаučnikа i inžinjerа koji rаde sа trаnsformаtorimа. Stаndаrdi se upotpunjаvаju sа novim sаznаnjimа i iskustvimа. Trenutno je аktuelаn internаcionаlni stаndаrd IEC 60076 − 3 , stаndаrd zа izolаciju i ispitivаnje dielektrične čvrstoće energetskih trаnsformаtorа. IEC 60076 – 3,postoji i nekoliko bitnijih dopunа i izmjenа u odnosu nа vаžeći nаcionаlni stаndаrd JUS N.H1.013.

1.2 Primena i uloga transformatora

Najrasprostranjeniji su tzv. energetski transformatori koji služe za prenos i raspodelu električne energije. Prijemnici el. energije (sijalice,el.motori...) radi bezbednosti su proračunati za niži napon(220, 380V). Kod električnih aparata,pribora i mašina za visok napon postoje velike konstruktivne poteškoće, pošto delovi uređaja kroz koje teče struja zahtevaju bolju izolaciju pri visokom naponu.

Zato se visoki napon pod kojim se vrši prenos el. energije ne može neposredno koristiti za napajanje prijemnika, nego se taj napon preko transformaora snizava na odredjenu vrednost.Naizmenične struje i naponi na putu od elektrane do potrošača se transformišu oko 3-4 puta. U distributivnim mrežama transformatori za snižavanje napona nisu opterećeni jednovremeno ni uglavnom ne rade pod nominalnim opterećenjem.

Osnovni delovi transformatora

Na slici 1.2 dati su osnovni delovi transformatora

1.3 Osnovni elementi konstrukcije transformatora

U pogledu konstrukcije, transformator se sastoji iz sledećih osnovnih delova:

• magnetnog kola,

• namotaja,

• izolacije,

• transformatorskog suda,

• pomoćnih delova i pribora.

Magnetno kolo se gradi od visokokvalitetnih hladnovaljanih orijentisanihtransformatorskih limova. Da bi se smanjila struja magnećenja (pobudna struja) teži seuzimanju što kvalitetnijeg lima, sa velikom relativnom permeabilnošću, i primenjuju seodgovarajuća konstrukciona i tehnološka rešenja u izradi magnetnog kola. Radismanjenja gubitaka usled vihornih (vrtložnih) struja, koriste se međusobno izolovanilimovi male debljine (0,30, 0,27 i 0,23mm).

Slika 1.3 - Igled dinamolimova i

delovanje vihornih struja

Text Box: Namotajise praveodokruglog, profilnogilitrakastogprovodnika od bakrailialuminijuma, materijalakojiimajumalielektričniotpor. Namotajkoji se priključujenanapajanje se nazivaprimar, dok se namotajkoji je spojennaprijemniknazivasekundar.Osnovnioblicinamotajapremanačinuizradesu: spiralni, slojeviti i presloženi. Gustinestrujezanamotajeuljnihtransformatorasu 2 − 4,5A/mm2 .

Slika 1.4 Slika 1.5

Cilindrični namotaj Prstenasti namotaj

Izolacija predstavlja kombinaciju celuloze (papir, prešpan) i izolacionog ulja uslučaju

uljnihtransformatora, odnosno čvrste izolacije (staklene tkanine impregniraneepoksidnim, silikonskim ili drugim sintetičkim smolama) u kombinaciji sa vazduhom kodsuvih transformatora (do 36kV ). Izolaciono (transformatorsko) ulje, osim poboljšanjaizolacionih svojstava, obezbeđuje i hlađenje transformatora, jer zbog svog velikogspecifičnog toplotnog kapaciteta mnogo bolje odvodi toplotu sa magnetnog kola inamotaja na sud i rashladni sistem.

Međutim, treba imati u vidu da je ulje zapaljivo i da lako gori. Izolacija provodnika jenajčešće lak ili papir.

Transformatorski sud postoji kod uljnih transformatora i izrađuje se od kvalitetnog čelika

sa ojačanjima. Oblik suda zavisi od načina hlađenja, pa bočne strane mogu biti glatke,

valovite ili sa cevima za hlađenje.

Pomoćni delovi i pribor transformatora: natpisna pločica, provodni izolatori zapovezivanje sa mrežom, dilatacioni sud (konzervator), regulator napona, priključak zauzemljenje, džep termometra, pokazivač nivoa ulja, slavina za ispuštanje ulja, buholc rele, itd.

Vrste i uslovi ogledanja transformatora

Na transformatorima manjih snaga koji se obično seriski izrađuju vrše se standardna ispitivanja. Prirodno je da ova standardna ispitivanja obuhvataju i transformatore većih snaga, te se prema tome bez obzira na snagu transformatora vrše sledeći ogledi :

a)Merenje odnosa preobražaja e) Merenje struje gubitaka PH

b)Provera vrste srege i obeležavanja krajeva f) Merenje struje gubitaka KS

c)Merenje omovskih otpora g) Ogled zagrevanja

d)Ogledi dielektrične izdržljivosti

Za transformatore velikih snaga obično se utvrdi program ispitivanja koji obuhvata pored opštih(seriskih) ogleda i neke posebne oglede koji zahtevaju baš za taj transformator. Svi ogledi se vrše ulaboratoriji ili ispitnoj stanici fabrike, a ponekad naročito za transformatore velikih snaga ugovorom se predvidi i prisustvo kupca.Uslovi pod kojima se ogledi vrše predviđeni su takođe propisima. Od uslova valja pomenuti temperaturu prostorije u kojoj se ogledi vrše, a koja sme da bude do 30^oC. Ona se meri pomoću višetermometara postavljenih na visini od 1m iznad poda, od kojih se uzima srednja vrednost. Ili na primer u pogledu nadmorske visine propisuje se da ona ne treba da bue veća od 1000m.

Ako je nadmorska visina veća od 1000m ili ako je temp. prostorije veća od 30^oC, treba ovakve nepropisne uslove navesti u ugovoru.

Tokom gradnje transformatora nije moguće sve tako podesiti da njegove karakteristike i osobine budu tačno jednake onima koje su predviđene proračunom, kome je kao baza služio ugovor i propisi. Stoga su i za transformatore uvedene toleransekoje predstavljaju maksimalna dozvoljena odstupanja izmerenih vrednosti od onih predviđenih ugovorom i propisima.

Toleransama ustvari treba da se pokriju neizbežne neravnomernosti (bilo mehaničkih bilo električnih osobina) upotrebljenog materijala za izradu transformatora, zatim netačnost u samoj izradi transformatora i najzad greške merenja. Ove poslednje se mogu po potrebi, a u zavisnosti od primenjenih metoda merenja posebno izračunati.

Tako su propisima za transformatore predvidjena sledeća dopuštena odstupanja :

Za stepen iskorišćenja +(1-h) / 10
Za gubitke praznog hoda + 10 %
Za gubitke kratkog spoja u slučaju nominalnog rada transformatora (tj. Kada je zagrejan) 15%, a u slučaju kada se gubici preračunaju na 75^oC, 10%
Za napon kratkog spoja +10%
Za odnos preobražaja 1 : 200 (tj. 0,005%)

Na primer, ako je ugovorena vrednost stepena iskorišćenja transformatorah=0,960 , a ogledom se nađe h=0,957 transformatorse neće odbiti jer je ogledom nađeno odstupanje 0,960-0,957=0,003 , odstupanje je manje od dozvoljenog 0,1 (1-h) = 0,1 (1-0,960) = 0,004

Merenje odnosa transformacje(preobražaja)

Odnos preobražaja transformatora mora se dobro uraditi i što tačnije izmeriti. Ovo je jako značajno kod paralelnog rada dva ili više transformatora. Poznato je da kod paralelnog rada i vrlo mala odstupanja u odnosima preobražaja mogu izazvati znatna preopterećenja jednog od transformatora.

Transformator male snage

Na slici 2.1 je prikazans transformator male snage (250VA), 220V / 24V

Prema propisima odnos preobražaja se definiše kao odnos broja navojaka, koji je vrlo blizak odnosu napona pri praznom hodu :

m₂₁ = N” / N’ ≈ U₀” / U’

Za merenje odnosa preobražaja postoji više načina. Prvi način je dairektno merenje preobražaja kada se pomoću dva precizna voltmetra mere primarni i sekundarni napon. Ako se brojevi navojka primara i sekundara ne razlikuju mnogo merenje se vrši i jednim voltmetrom.

Direktno merenje odnosa preobražaja može se primeniti samo za transformatore srednjih napona, do 1500V. Uticaj struje magnećanja može se znatno izbeći ako se transformator ne stavi pod nominalni, već do ¾ nominalnog napona. Kod transformatora za više napone npr. 3000V , za ovaj ogled transformator se napaja samo sa 50% nominalnog napona.

Na ovaj način merejne odnosa preobražaja nije dovoljno tačno zato što je približno i veće su greške sa samih instrumenata. Za tačnija merejna ovaj način, kao grub, treba izbegavati.

Šema za merejne prenosnog odnosa transformatora voltmetarskom metodom

Slika 2.2 - Šema za merejne prenosnog odnosa transformatora voltmetarskom metodom

Drugi način je nulta metoda za koju je potreban jedan potenciometar i miliampermetar. I ovde se obično napaja namotaj visokog napona tako da najviši napon bude 1000 do 1500V. Šema za ovaj ogled prikazana je na slici 2.3.

Šema za merenje prenosnog odnosa transformatora potencijometarskom metodom

Slika 2.3 Šema za merenje prenosnog odnosa transformatora potencijometarskom metodom

Kada se primar priključi na napon, klizač potenciometra se dovede u takav položaj da je struja kroz miliampermetar jednaka nuli.

Tada važi : m₁₂= U’/ U” =R/r

Valja pomenuti da se potenciometar ne može podesiti da struja bude jednaka nuli, stoga se u praksi zadovoljava da struja bude približno jednaka nuli.

Prednosti ove metode su prilično jednostаvnа šemа, zа reаlizаciju nаm je potrebаn osjetljiv instrument i potenciometаr. Velikа mаnа metode je dа tаčnost mjerenjа znаtno zаvisi od očitаvаnjа otporа nа potenciometru (аko ne možemo otpor očitаvаti direktno nа potenciometru, morаmo koristiti UI −metodu). Tаkođe je velikа mаnа što instrument morаmo zаštititi, jer gа je pri mjerenju moguće oštetiti.

Metodа referentnog trаnsformаtorа koristi pomoćni trаnsformаtor specijаlne konstrukcije, pаrаlelno spojen sа ispitivаnim trаnsformаtorom, kаo nа šemi kojа je prikаzаnа nа slici 2-5.Pomoćni trаnsformаtor imа promjenljiv odnos trаnsformаcije koji je u svаkom trenutku poznаt. Kаdа podesimo dа odstupаnje prenosnog odnosа bude minimаlno, tаdа imаmo minimаlno skretаnje voltmetrа spojenog nа krаjeve sekundаrа obа trаnsformаtorа.

Iz pokаzivаnjа voltmetrа možemo odrediti vrednost prenosnog odnosа:

Šema za merenje prenosnog odnosa transformatora metodom referentnog transformatora

Slika 2.4 - Šema za merenje prenosnog odnosa transformatora metodom referentnog transformatora

Provera oznaka krajeva

Ako krajevi primarnog i sekundarnog namota jednofaznog transformatora nisu obeleženi, onda to možemo da učinimo na dva načina. Kod oba načina primarni krajevi se označe proizvoljno sa U i V, ali sekundarne krajeve treba tačno odrediti. Prvi način je pomoću jednosmerne struje i dva voltmetra sa obrtnim navojem. Šema za ovaj ogled predstavljena je na slici 3.1 pri uključenju prekidača voltmetar koji je pravilno vezan za akumulator skrene u pozitivnom smeru, a struja tog prelaznog stanja stvara fluksF' u pravcu ose navoja.

Promena tog fluksa indukuje u sekundaru EMS , a ona daje struju kroz voltmetar čiji je smer takav da je njen fluks F'' suprotan fluksu F'. Prema tome i struja kroz voltmetar vezan na sekundaru teći će od kraja plus ka minus i voltmetar će skrenuti u pozitivnom smeru.Prema tome homologi krajevi namotaja (u-U i v-V) su oni koji se nalaze u spoju sa istoimenim krajevima dva voltmetra, kada ovi pri uključenju prekidača skrenu u istim smerovima. Tako ćemo u ovom slučaju sa -u- označiti kraj sekundara koji je vezan na pozitivnom kraju voltmetra.

Drugi način proveravanja oznaka krajeva je pomoću naizmenične struje i pomoćnog transformatora istog odnosa preobražaja. Šema je data na slici 3.2. Primarni krajevi oba transformatora priključe se paralelno na mrežu, dva sekundarna kraja se vežu kratko, a druga dva preko voltmetra.

Ovde sada mogu da nastupe dva slučaja. Ako su sekundarni naponi u fazi onda voltmetar ne pokazuje ništa, a ako su sekundarni naponi u opoziciji voltmetar pokazuje dvostruku vrednost sekundarnog napona jednog transformatora, stoga treba voditi računa o mernom domašaju voltmetra. Prema tome ako voltmetar ne skrene onda su homologi krajevi oni koji su vezani za krajeve voltmetra.

Proveravanje vrste sprege(sprežne grupe)

Sprege transformatora sa istim brojevima koji označavaju fazni razmak čine jednu sprežnu grupu. Transformatori različitih sprežnih grupa, koji mogu da rade paralelno, svštavaju se u tri skupine prema tablici na slici 4.1. Moguć je paralelan rad samo onih transformatora koji pripadaju trećoj skupini.Najčešće se vezuju za paralelan rad transformatori koji pripadaju trećoj skupini.

Skupina

Sprežna grupa

III

0 4 8

2 6 10

1 5 7 11

Slika 4.1 – Skupine transformatora koje mogu da rade paralelno

U slučaju greške prilikom izbora smera navijanja navoja ili redosleda njihovih spajanja menja se sprežna grupa transformatora. Kada bi se takav transformator uključio u paralelan rad sa drugim transformatorom bez predhodne provere njegove sprežne grupe, došlo bi do pojave struje izjednačenja koja je ograničena samo padovima napona u dva transformatora. U nekim slučajevima to bi ustvari bio kratak spoj i došlo bi do pregorevanja transformatora.

Slika 4.2 i 4.3 – Određivanje sprežne grupe trofaznog transformatora i vektorski dijagram napona

Za određivanje sprežne grupe najčešće se koristi merenje jednim voltmetrom. Pri tom se najpre električno povezuju dva istoimena izvoda namotaja VN i NN (npr. A i a, slika5.1). Na jednu naponsku stranu (NN ili VN) dovodi se svedeni trofazni napon (100 ili 200V) i tačnim voltmetrom (klase tačnosti najmanje 0,5) redom mere naponi između izvoda b-B, b-C i c-B(slika4.2). Izmereni naponi porede se sa proračunatim.

PROČITAJ / PREUZMI I DRUGE SEMINARSKE RADOVE IZ OBLASTI:

preuzmi seminarski rad u wordu » » »

Besplatni Seminarski Radovi