Elektrotechnika. 9. előadás. Összeállította: Dr. Hodossy László

Elektrotechnika 9. előadás

Összeállította: Dr. Hodossy László

Széchenyi Elektrotechnika István Egyetem Hálózatok analízise 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. . 9. 10. 11. . 12. 13. 14.

Transzformátorok Egyfázisú transzformátor Egyfázisú transzformátor Egyfázisú transzformátor Villamos helyettesítő kép Üresjárás Terhelés Rövidzárás Drop 3 fázisú transzformátorok Transzformátorok párhuzamos üzeme Takarékkapcsolású transzformátorok Feszültségváltók Áramváltók

Villamos gépek

Transzformátorok • Villamos gépek, Transzformátorok Villamos gépek ~ energia átalakítók Forgó villamos gépek: mechanikai energiát alakítanak át villamos energiává vagy fordítva Transzformátorok: villamos energiából villamos energia A villamos energia jellemzőit: feszültségét, áramerősségét, fázisszámát változtatják meg 1885: Első zárt vasmagú transzformátor, Bláthy, Déri és Zipernowszky szabadalma alapján a Ganz gyárban Az alkalmazás célja: feszültség, áram vagy impedancia átalakítása Transzformátorok működési elve: Faraday féle indukció

ui = N

dΦ dt 2



Villamos gépek

Transzformátorok • Egyfázisú transzformátorok

Transzformátor: vasmag és az ezen elhelyezett egy vagy több tekercs Vasmag általában lemezelt az örvényáramú veszteség csökkentése miatt Φ0: főfluxus Φs1 és Φs2: primer és szekunder szórt fluxus A transzformátor tekercseiben indukálódó feszültség: Az indukciótörvény alapján

Φ 0 = Φ 0 max ⋅ sin ωt

dΦ 0 = N1 ⋅ Φ 0 max ⋅ cos ωt dt dΦ 0 ui 2 = N 2 ⋅ = N 2 ⋅ Φ 0 max ⋅ cos ωt dt ui1 = N 1 ⋅

3



Villamos gépek

Transzformátorok • Egyfázisú transzformátorok Az indukált feszültség maximuma:

ui =

ui max = 2πfNΦ 0 max

2π ⋅ fNΦ 0 max = 4,44 ⋅ fNΦ 0 max 2

Az indukált feszültség az N1 és N2 menetű tekercsekben: A menetszámáttétel:

a=

N1 N2

A feszültségáttétel:

au =

U i1 N =a= 1 Ui2 N2

ui1 = 4,44 fN1Φ 0 max ui 2 = 4,44 fN 2 Φ 0 max

U i 2 = U 20 Üresjárásban:

U i1 ≈ U 1 U1 au ≈ U 20

4



Villamos gépek

Transzformátorok • Egyfázisú transzformátorok Az áramáttétel:

U i1 ⋅ I 1 = U i 2 ⋅ I 2 ai =

I1 U i 2 1 1 = = = I 2 U i 1 au a

I1 1 = I2 a Az impedanciaáttétel:

U1 Z1 I1 U 1 I 2 = = ⋅ = a2 Z 2 U 2 U 2 I1 I2 Z1 = a2 Z2

5



Villamos gépek

Transzformátorok • Villamos helyettesítő kép

R1, R2 : primer illetve szekunder tekercs ohmikus ellenállása XS1, XS2 : primer illetve szekunder oldali szórási reaktancia R0: vasveszteséget szimbolizáló ellenállás X0 : a főfluxust szimbolizáló reaktancia Zt : terhelő impedancia R’2 = a2 R2 Mennyiségek egymáshoz viszonyított aránya: R1: R2 : XS1: XS2 : X0 : R0 = 1 : 1 : 2 : 2 : 1000 : 10000

6



Villamos gépek

Transzformátorok •

Üresjárás Egyszerűsített helyettesítő kép:

cosφ ~ 0,1

I2 '= 0 ⇒ U2 = Ue Ue: főfluxus által indukált feszültség I0: üresjárási primer áram Iv: üresjárási áram wattos komponense Im: üresjárási áram meddő komponense

U e + U S 1 + U R1 + U 1 = 0 U e = U 1 − U R1 − U S 1 7



Villamos gépek


Terhelés A szekunder kapcsokon fogyasztó Az üzemállapotra jellemző egyenletek:

I2 '≠ 0 U e = U 1 − U R1 − U S 1 U 2 ' = U e − U S 2 '−U R 2 ' U e = U 1 − U R1 − U S 1 U 2 ' = U e − U S 2 '−U R 2 '

8



Villamos gépek


Rövidzárás Az üresjárásival ellentétes szélső terhelési állapot

Az üzemállapotra jellemző egyenletek:

I1 = I 2 ' =

U1 R1 + jX S 1 + R2 '+ jX S 2

I1rz ≈ I1n 10 ÷ 30 U e = U R 2 '+U S 2 ' U e = U 1 − U R1 − U S 1 U1 U 1 = U R 2 '+U S 2 '+U S 1 + U R1 ⇒ U e ≈ 2

9



Villamos gépek


Drop (százalékos rövidzárási feszültség

)

Drop: az erőátviteli transzformátorok adattáblájáról leolvasható fontos műszaki paraméter, értékét a gyártómű méréssel határozza meg A transzformátor szekunder kapcsait rövidre zárva, azt a primer feszültséget, amelynél a primer tekercsben a névleges primer áram (I1n) folyik, rövidzárási feszültségnek nevezzük: U1z = I1n x Zz Drop, vagy százalékos rövidzárási feszültség:

U 1rz I 1n ε= ⋅100% = ⋅100% U 1n I1rz

10



Villamos gépek


Háromfázisú transzformátorok Erőátviteli transzformátorok

Y/Y

Δ/Δ

Szokásos kapcsolási csoportok: Yz5, Yd5, Dy5 11



Villamos gépek


Transzformátorok párhuzamos üzeme

Párhuzamos üzemhez az alábbiaknak kell teljesülni: •Nincs kiegyenlítő áram a párhuzamosan kapcsolt transzformátorok között, •Terhelés a transzformátorok között névleges teljesítményeik arányában oszlik meg Ezek a feltételek akkor teljesülnek ha: •Primer és szekunder névleges feszültségek megegyeznek, azonos az áttétel (aI = all ) •Fázisfeszültségek azonos fázisúak (kapcsolási csoport azonos) 12 •A transzformátorok dropjai egyenlők εI = εll



Villamos gépek


Különleges transzformátorok Takarékkapcsolású transzformátorok Előnyök: •kisebb tekercs- és vasveszteség •kisebb méret és súly, •szabályozó transzformátorként is használhatók Hátrányok: •galvanikus kapcsolat a primer és szekunder tekercs között •ha szakadás lép fel az N2 –nél, akkor U2 = U1 •rövidzárási árama nagy

13



Villamos gépek


Mérőtranszformátorok Nagy váltakozófeszültségek és -áramok mérésére alkalmas különleges transzformátorok

1. Feszültségváltók A nagy váltakozófeszültséget alakítja át közvetlenül mérhető értékre, általában 100V-ra

U 1 N1 = =a U 2 N2

Fontos: A feszültségváltó szekunder kapcsait nem szabad rövidrezárni!

14



Villamos gépek


Mérőtranszformátorok 2. Áramváltók A nagy váltakozóáramot alakítja át közvetlenül mérhető értékre, általában 5A-ra

I1 N 2 1 = = I 2 N1 a

Fontos: Az áramváltó szekunder körét megszakítani nem szabad!

15

Elektrotechnika. 9. előadás. Összeállította: Dr. Hodossy László

Recommend Documents