Главная страница
Навигация по странице:

  • ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ ИРКУТСКИЙ ФИЛИАЛ КАФЕДРА АВИАЦИОННЫХ ЭЛЕКТРОСИСТЕМ И ПИЛОТАЖНО-НАВИГАЦИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ ЛЕКЦИЯ №2

  • Электрические машины для студентов специальности 160903ТЕМА №2 Трехфазный трансформатор

  • Электрические машины

  • МДС, группы соединений трехфазных трансформаторов.

  • Тема 2. Трехфазные трансформаторы 2.1 Устройство трехфазных трансформаторов

  • Трехфазный трехстержневой трансформатор

  • Рис. 1.12.

  • Рис. 1.13.

  • ВНИМАНИЕ! На параллельную работу можно включать только трансформаторы, принадлежащие к одной группе соединения. При несоблюдении этого условия вторичные линейные

  • Автотрансформаторы Автотрансформатором

  • ВНИМАНИЕ! В целях безопасности вторичная обмотка

  • Основные технические данные трансформатора ТФ1-75, 150/1

  • Контрольные вопросы к лекции

  • Лекция2-2011. Лекция 2 по дисциплине Электрические машины для студентов специальности 160903 тема 2 Трехфазный трансформатор Иркутск, 2011 г. Иркутский филиал мгту га


    Скачать 4.06 Mb.
    НазваниеЛекция 2 по дисциплине Электрические машины для студентов специальности 160903 тема 2 Трехфазный трансформатор Иркутск, 2011 г. Иркутский филиал мгту га
    АнкорЛекция2-2011.doc
    Дата12.04.2017
    Размер4.06 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаЛекция2-2011.doc
    ТипЛекция
    #147


    МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

    ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ
    ИРКУТСКИЙ ФИЛИАЛ

    КАФЕДРА АВИАЦИОННЫХ ЭЛЕКТРОСИСТЕМ

    И ПИЛОТАЖНО-НАВИГАЦИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ

    ЛЕКЦИЯ №2

    по дисциплине
    Электрические машины
    для студентов специальности 160903


    ТЕМА №2

    Трехфазный трансформатор

    Иркутск, 2011 г.



    Иркутский филиал МГТУ ГА
    Кафедра Авиационных электросистем и пилотажно-

    навигационных комплексов


    Лекция №2
    по дисциплине: Электрические машины
    Тема лекции: Трехфазный трансформатор

    СОДЕРЖАНИЕ


    1. Устройство трехфазных трансформаторов.

    2. МДС, группы соединений трехфазных трансформаторов.


    ЛИТЕРАТУРА

    1. Копылов Б.В. Электрические машины. М., 1988 г.



    НАГЛЯДНЫЕ ПОСОБИЯ, ПРИЛОЖЕНИЯ, ТСО

    1. Мультимедийная установка

    Тема 2. Трехфазные трансформаторы
    2.1 Устройство трехфазных трансформаторов
    Энергию трехфазного переменного тока можно преобразовать тремя однофазными трансформаторами, соединенными в трансформаторную группу (групповой трехфазный трансформатор), или одним трехфазным трансформатором.

    Групповой трехфазный трансформатор представляет собой три однофазных трансформатора (рис. 1.11). Однако относительная громоздкость, большой вес и повышенная стоимость – существенные недостатки группового трехфазного трансформатора, поэтому в авиационном оборудовании применяются только трехфазные трансформаторы.

    Трехфазный трехстержневой трансформатор (рис. 1.12) имеет три стержня, на которых расположены три первичные и три вторичные обмотки. У трехстержневого трансформатора меньше размеры и масса по сравнению с групповым. Недостатком трехстержневого трансформатора является то, что магнитное сопротивление для мдс крайних фаз больше, чем для средней фазы, поэтому намагничивающие токи образуют несимметричную систему.

    При холостом ходе, несмотря на симметричное питающее напряжение, токи в фазах не будут одинаковыми: в крайних фазах они будут больше, чем в средней фазе. За ток холостого хода в трехфазном трансформаторе следует принимать среднее арифметическое значение токов трех фаз. Однако несимметрия токов холостого хода не имеет большого значения, так как даже при незначительной нагрузке она сглаживается.


    а b c
    Рис. 1.11. Схема группового трехфазного трансформатора
    Выводы обмоток трансформатора принято обозначать буквами:

    • первичной обмотки: начала – А, В, С; концы – X,Y,Z;

    • вторичной обмотки: начала – а, b, с; концы – x, y, z.



    Рис. 1.12. Схема трехстержневого трехфазного трансформатора



    2.2 МДС и группы соединений трехфазных трансформаторов
    Первичную и вторичную обмотки трехфазного трансформатора соединяют в звезду, треугольник или зигзаг (рис. 1.13).




    а)

    б)

    в)



    Рис. 1.13. Соединения обмоток трехфазного трансформатора в звезду (а), в треугольник (б) и зигзаг (в)



    Примечание. Соединение в зигзаг применяют только в трансформаторах специального назначения, например, в трансформаторах для выпрямительных устройств.

    Соединение обмотки в звезду обозначается значком Υ. Соединение в треугольник обозначается соответственно значком Δ. Соединение в зигзаг – значком Z. При соединении в зигзаг обмотка, как правило, делится на две одинаковые части, расположенные на соседних стержнях. Это способствует уменьшению асимметрии напряжений при несимметричной нагрузке фаз.

    При соединении звездой линейное напряжение больше фазного: , а при соединении обмоток треугольником линейное напряжение равно фазному: UЛ=UФ. Следовательно, отношение линейных напряжений в трехфазном трансформаторе зависит не только от соотношения чисел витков фазных обмоток, но и от схемы соединения обмоток. Так, например, при соединении обмоток Υ/Υ или Δ/Δ отношение линейных напряжений обмоток равно , при соединении , а при соединении обмоток .

    Первичную и вторичную обмотки трехфазного трансформатора можно соединять в различные схемы: Y/Y; Y/Δ; Δ/Y и Δ/Δ. В числителе указывается схема соединения первичной обмотки, а в знаменателе – вторичной. Если при соединении звездой выводится нулевая точка, то применяется знак Yо.

    Примечание. В авиационных трансформаторах, как правило, первичная обмотка является обмоткой высшего напряжения (ВН), а вторичная – обмоткой низшего напряжения (НН).

    Способы соединения первичной и вторичной обмоток, порядок соединения обмоток при образовании звезды и треугольника, соответствующая маркировка начала и концов фаз приводят к различной разности фаз соответствующих линейных напряжений первичной и вторичной обмоток. Эта разность фаз имеет большое практическое значение, особенно при параллельной работе. Так как возможный угол разности фаз всегда кратен 30о, то принято различать 12 групп соединений (в пределах 360о). Для определения номера группы используют циферблат часов. Вектор первичной линейной эдс направляют на цифру 12 циферблата, а номер группы определяется часом, на который попадает при этом вектор соответствующей вторичной линейной эдс.


    Рис. 1.14. Схема включения обмоток и их соединение:

    а) для группы Υ/Υ – 0; б) для группы Υ/Υ – 6



    Примечание.Совпадение по фазе векторов первичной и вторичной ЭДС, эквивалентное совпадению стрелок часов на циферблате, обозначается группой 0, а не12.
    На рис. 1.14 показано, что при соединении первичной и вторичной обмоток по схеме Y/Y можно получить группы 6 и 0. Приведенное на рис. 1.15. соединение по схеме Υ/Δ дает группы 11 и 5.
    Стандартизированы две группы соединения обмоток трехфазных трансформаторов – 0 и 11:

    а) «звезда – звезда» с выведенной нулевой точкой ;

    б) «звезда – треугольник» ;

    в) «звезда» с выведенной нулевой точкой – «треугольник» ;

    г) «звезда – зигзаг» с выведенной нулевой точкой;

    д) «треугольник – звезда» с выведенной нулевой точкой (Δ/ΥО – 11).
    На самолетах при выполнении трехпроводной сети обычно применяются трехфазные трансформаторы группы .

    А

    В

    а

    b

    a

    0

    150


    ВНИМАНИЕ! На параллельную работу можно включать только трансформаторы, принадлежащие к одной группе соединения. При несоблюдении этого условия вторичные линейные

    напряжения окажутся сдвинутыми по фазе друг

    относительно друга и в цепи трансформаторов появится

    разностная ЭДС, под действием которой возникнет

    значительный уравнительный ток.


    Специальные авиационные трансформаторы
    Специальными называются трансформаторы, имеющие особенность в конструкции или особенность в применении. К специальным трансформаторам относятся:

    • автотрансформаторы;

    • трансформаторы выпрямительных блоков;

    • измерительные;

    • многообмоточные;

    • импульсные;

    • преобразователи фаз.

    В данном учебном пособии рассматриваются назначение и конструктивные особенности этих видов специальных трансформаторов.

    Автотрансформаторы
    Автотрансформаторомназывается трансформатор, у которого часть обмоток принадлежит одновременно первичной и вторичной системам, а сами обмотки, помимо магнитной связи, имеют еще и связь электрическую.

    Принципиальная схема автотрансформатора изображена на рис. 1.18.


    В случае понижающего автотрансформатора вторичная обмотка является частью первичной (см. рис. 1.18). В случае повышающего автотрансформатора первичная обмотка является частью вторичной.

    В системах авиационного оборудования применяются автотрансформаторы серии АТ. Внешний вид авиационного автотрансформатора АТ-4-0,5 изображен на рис. 1.19, а автотрансформаторов АТ-7-1,5 и АТ-8-3 – на рис. 1.20.



    Как видно из рис. 1.19 и 1.20, автотрансформатор АТ-4-0,5 имеет защищенное исполнение, а АТ-7-1,5 – открытое. Все автотрансформаторы имеют естественное воздушное охлаждение.



    Магнитопровод автотрансформаторов выполняется шихтованным из Ш-образных листов и прямоугольных прокладок, выштампованных из листовой электротехнической стали толщиной 0,35 мм.

    Автотрансформаторы имеют броневой тип. Обмотка катушки выполняется из круглого медного провода марки ПЭВ-2 или ПЭВП прямоугольного сечения. При намотке катушки между рядами обмотки прокладывается либо слой электрокартона толщиной 0,1–0,15 мм, либо слой фторопласта толщиной 0,04 мм. Катушка изолируется фторопластом толщиной 0,04 мм, или пропитывается изоляционным лаком, после чего обвертывается слоем лакошелка, липкой стеклолентой или хлопчатобумажной лентой.

    После этого катушка может пропитываться асфальтовым и масляно-крезольным лаками (у мощных трансформаторов). Соединение с внешними цепями осуществляется через штепсельный разъем или клеммовые панели.

    В автотрансформаторах, с целью облегчения технологии изготовления, вся обмотка выполняется проводом одинакового сечения.

    При применении указанных выше обмоточных проводов все автотрансформаторы допускают рабочие температуры в длительном режиме работы до 150оС.

    На объектах автотрансформаторы крепятся без амортизаторов в любом положении. В процессе эксплуатации они не нуждаются в специальном уходе, поэтому регламентные работы сводятся только к внешнему осмотру и проверке надежности крепления автотрансформаторов и надежности электрических соединений. При нормальной эксплуатации автотрансформаторы могут безотказно работать и после выработки гарантийного ресурса. Если автотрансформатор не имеет повреждений, и сопротивление его изоляции не менее 1 МОм, то ему можно установить дополнительный технический ресурс, равный гарантийному.

    Основными возможными неисправностями автотрансформаторов и их признаками являются:

    • обрыв проводов, подходящих к клеммам;

    • обрыв обмотки;

    • межвитковое замыкание.
    В первом случае отсутствует какое-либо из напряжений в зависимости от места обрыва. Во втором – вторичное напряжение на некоторых клеммах, при холостом ходе близко, по величине к первичному. В третьем случае повышен ток холостого хода.

    Автотрансформаторы малой мощности нашли распространение в лабораториях в качестве аппаратов (автотрансформаторы серии ЛАТР), позволяющих в определенном диапазоне плавно менять напряжение.

    В авиационном оборудовании автотрансформаторы используются в системах обогрева стекол кабин и для питания различных блоков систем регулирования и управления.

    Трансформатор тока
    Первичная обмотка трансформатора состоит из одного или нескольких витков относительно большого сечения и включается последовательно в цепь, ток которой измеряется (рис. 1.24).

    Вторичная обмотка состоит из большого числа витков сравнительно малого сечения и замыкается на приборы с малыми сопротивлениями – амперметры, токовые обмотки ваттметров, счетчики и т.д. Рабочий режим трансформатора тока практически представляет собой режим короткого замыкания.


    А

    I1

    I2

    При номинальном токе индукция в сердечнике трансформатора мала: В = 0,08 – 0,1Тл. Наличие небольшого намагничивающего тока влечет за собой погрешность, которая называется токовой и определяется формулой

    %,
    где I1 – ток в первичной обмотке;

    I2 – ток во вторичной обмотке;

    к – коэффициент трансформации.

    По величине токовой погрешности трансформаторы тока делятся на пять классов точности: 0,2; 0,5; 1; 3 и 10.

    Трансформаторы тока изготавливаются на первичные токи от 5 до 15 000 А и имеют, как правило, номинальный вторичный ток в пределах 5 А. В зависимости от назначения конструкции трансформаторов тока различаются.


    ВНИМАНИЕ! В целях безопасности вторичная обмотка

    трансформаторов тока должна быть надежно заземлена.




    Следует особо подчеркнуть, что вторичную обмотку ни в коем случае нельзя оставлять разомкнутой при включении трансформатора, или размыкать ее при работе. В этом случае трансформатор переходит в режим холостого хода. Отсутствие тока во вторичной обмотке приводит к увеличению магнитной индукции до 2,4 – 1,8 Тл. Соответственно этому растут потери в стали, и при длительной работе неизбежен перегрев сердечника и повреждение изоляции вторичной обмотки. Но главную опасность представляет напряжение на зажимах разомкнутой вторичной обмотки , имеющее резко пикообразный характер, что объясняется сильным насыщением стали, вследствие чего поток трансформатора приобретает вид сильноуплощенной кривой. В трансформаторах, предназначенных для измерения большого тока, вторичное напряжение достигает нескольких тысяч вольт, следовательно, представляет несомненную опасность для обслуживающего персонала.

    Таким образом, соблюдение указанного выше условия (о постоянной замкнутости вторичной обмотки трансформатора тока на себя или на приборы) чрезвычайно важно.

    При повышенных напряжениях и больших величинах токов трансформаторы тока приобретают значительные размеры и массу. Но, по мере усовершенствования конструкции, удается существенно уменьшить эти данные.

    В авиационном оборудовании трансформаторы тока используются для измерения токов или для получения сигналов, пропорциональных токам в системах регулирования и защиты электроэнергетических систем.
    Измерительный трансформатор тока ТФ1-75, 150/1 А
    Трансформатор ТФ1-75,150/1A (рис. 1.25) работает в комплекте с амперметром АФ1-150 и предназначен для измерения силы переменного тока в системе электроснабжения самолета Ил-76.

    Трансформатор ТФ1-75,150/1 A состоит из корпуса, кольцевого сердечника, на котором равномерно намотана вторичная обмотка, и крышки. Сердечник вместе с обмоткой помещается в выемке лицевой части корпуса и закрывается крышкой (рис. 1.26).


    Рис. 1.25. Внешний вид измерительного трансформатора ТФ1-75,150/1А
    Роль первичной обмотки выполняет силовой провод измеряемой фазы, проходящий через сквозное отверстие в сердечнике.


    Основные технические данныетрансформатора ТФ1-75, 150/1
    Пределы изменения силы измеряемого тока, А ..................0–150

    Коэффициент трансформации (I1/I2) ..................................... 150/1

    Число ампер-витков вторичной обмотки ................................ 150

    Количество витков первичной обмотки ...................................... 1

    При частоте в пределах 350–1 200 Гц, номинальном первичном токе и номинальной нагрузке токовая погрешность не превышает ±1 %.
    Трансформатор стабилизирующий ТС-9
    Как указывалось выше, трансформаторы тока могут использоваться для формирования сигнала, пропорционального току в силовой цепи. Типичным примером является трансформатор ТС-9, представленный на рис. 1.27.


    Рис. 1.27. Внешний вид трансформатора тока ТС-9
    МНОГООБМОТОЧНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
    В авиационном оборудовании имеется большое количество силовых трансформаторов, работающих в блоках питания вычислительных устройств, радиотехнических, радиолокационных и других систем. Эти трансформаторы должны питать цепи с различными напряжениями, например, анодные цепи передающих и приемных устройств, цепи накала ламп и другие. Следовательно, вторичная система таких трансформаторов должна иметь несколько обмоток на различные напряжения и различные токи. В таких случаях применяются многообмоточные трансформаторы, которые могут иметь одну или несколько первичных и вторичных обмоток. В системах авиационного оборудования, в основном, применяются трансформаторы, имеющие одну первичную и несколько вторичных обмоток. Конструктивная схема трехобмоточного однофазного трансформатора, как частичный и наиболее распространенный случай многообмоточного трансформатора, изображена на рис. 1.29.

    Конструкция сердечника трехобмоточного трансформатора ничем не отличается от обычного двухобмоточного. Обмотка низкого напряжения w1 располагается обычно у стержня. Обмотка высокого напряжения w3, как правило, наиболее удалена от стержня, но может располагаться между обмотками низкого и среднего w2 напряжений (см. рис. 1.29).

    Согласно ГОСТу-11677-65 номинальной мощностью трехобмоточного трансформатора называется мощность наиболее мощной его обмотки. Обычно мощность обмоток высокого, среднего и низкого напряжений трехобмоточного трансформатора в процентах от его номинальной мощности составляет:

    а) 100, 100, 100;

    б) 100. 100, 66,7;

    в) 100, 66,7, 66,7;

    г)100, 66,7, 100.

    В соответствии с наличием трех обмоток трансформатор имеет и три различных коэффициента трансформации.
    Импульсные трансформаторы
    Импульсные трансформаторы (ИТ) находят широкое применение в устройствах импульсной техники для изменения амплитуды импульсов, исключения постоянной составляющей, размножения импульсов и т.п. Одно из важнейших требований, предъявляемых к ИТ – минимальное искажение формы трансформируемых импульсов, для чего во вторичной обмотке трансформатора необходимо максимально уменьшить паразитную емкость и индуктивность рассеяния обмоток трансформатора. Основное значение для этого имеет уменьшение размеров сердечника и числа витков обмоток.

    Если в радиолокационной технике используются относительно новые импульсные трансформаторы, имеющие среднюю длину магнитопровода до 50 см и его сечение до 10 см2 и, сравнительно реже, малогабаритные ИТ (МИТ), то в счетно-решающих устройствах чаще применяются МИТ, как правило, на кольцевых ферритовых или металлических (ленточных) сердечниках со средней длиной сердечника 7–8 мм.

    Скорости изменения магнитной индукции в сердечниках МИТ достигают больших величин (до 10 Тл/с), в то время как у обычных трансформаторов при частоте 400 Гц они соответствуют около 2,5–10 Тл/с. Для изготовления МИТ применяются сердечники с прямоугольной петлей гистерезиса, которые выполняются из магнитных материалов с повышенной магнитной проницаемостью – например, железоникелевых сплавов. Иногда магнитопровод делают из феррита.
    Преобразователи ЧИСЛА фаз
    Преобразователи фаз предназначены для преобразования многофазных систем с одним числом фаз в системы с другими числами фаз. Преобразование фаз можно осуществлять как с помощью электрических машин, так и с помощью трансформаторов. В схемах автоматики для питания двухфазных асинхронных двигателей необходим двухфазный переменный ток. Для его получения может быть применена схема, преобразующая трехфазный переменный ток в двухфазный. В этой схеме используются два однофазных трансформатора с различными коэффициентами трансформации, соединенных между собой определенным образом (рис. 1.30). Здесь первичная обмотка трансформатора Тр1 подключается к средней точке первичной обмотки трансформатора Тр2, вследствие чего напряжение Uα будет сдвинуто по фазе относительно напряжения UАС на угол 90. На такой же угол будут сдвинуты по фазе и вторичные напряжения Uα и Uβ.
    Примечание. В промышленности могут встречаться трансформаторные преобразователи трехфазной сети в шести и двенадцатифазную.

    1.4. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
    1. Объясните принцип действия однофазного трансформатора.

    2. Объясните принцип действия трехфазного трансформатора.

    3. Опишите конструкцию однофазного трансформатора.

    4. Опишите конструкцию трехфазного трансформатора

    5. Назовите основные неисправности авиационных трансформаторов и их проявления.

    6. Расскажите об особенностях конструкции и принципа действия автотрансформаторов.

    7. Расскажите об особенностях конструкции и принципа действия измерительных трансформаторов.

    8. Расскажите об особенностях конструкции и принципа действия многообмоточных трансформаторов.

    9. Расскажите о схемах и группах соединения авиационных трехфазных трансформаторов.

    10. Дайте классификацию трансформаторов.

    Контрольные вопросы к лекции


    написать администратору сайта