Бесплатные Рефераты >>> Наука и техника  



 

 

КПД трансформатора. Устройство и работа

 

Министерство образования Российской Федерации

Реферат

КПД трансформатора. Устройство и работа

Выполнил:

Группа:

Нижний Новгород 2004 год

Введение

Трансформаторы - один из основных видов электротехнического оборудования.
Благодаря им можно получать электрическую энергию, при наиболее удобном напряжении, передавать ее с минимальными потерями напряжения и использовать при напрядении, рассчитанном на любого возможного потребителя. Передача электрической энергии от места производства до потребителя требует создания многих повышающих и понижающих напряжение трансформаторов. В зависимости от параметров электроэнергии, необходимой тем или иным потребителям, трансформаторы изготавливают на различные мощности и напряжения. Существуют трансформаторы мощностью от нескольких вотльт-ампер до 1 200 000 кВ*А и более.
Для транспортировки электроэнергии построены десятки и сотни тысяч километров высоковольтных линий электропередачи напряжением 110, 220, 330,
500, 700, 1150 и 1500 кВ.
Для обеспечения этих линий элетропередачи, разработанны и освоены мощные трансформаторы и автотрансформаторы; создане крупные серии распределительных трансформаторов общего назначения различной мощности и назначения; специальные трансформаторы для электротермических преобразовательных и других установок; пусковые, передвижные, регулировочные, испытательные и другие специальные трансформаторы.

Устройство

Трансформатор состоит из замкнутого железного сердечника, на который надеты две (иногда и более) катушки с проволочными обмотками (рис. 1). Одна из обмоток, называемая первичной, подключается к источнику переменного напряжения. Вторая обмотка, к которой присоединяют «нагрузку», т. е. приборы и устройства, потребляющие электроэнергию, называется вторичной.
Схема устройства трансформатора с двумя обмотками приведена на рисунке 2,
Трансформаторы бывают: повышающие, понижающие однофазные, трех и многофазные. Силовые, измерительные, испытательные.
Номинальные данные щитка: SH, квт, U1H/U2H, I1H/I2H, (/(, ?.
Активными элементами трансформатора являются
1. магнитопровод
2. обмотки
Магнитопроводы бывают:
1. Броневые
2. Стержневые

Рис.1

Рис.2
Обмотки а) дисковые у броневого трансформатора б) цилиндрические в) винтовые г) непрерывные
Однослойные и многослойные

Магнитопровод с обмоткой помещается в бак с трансформатором маслом, которое служит для изоляции и охлаждения

Основные параметры трансформаторов

Генераторы электрического тока по техническим причинам, нельзя изготовлять на очеь большие напряжени, даже крупные из них имеют напряжения не более 24 кВ, а такое напряжение можно использовать только на малых расстояниях от электростанции.

Чтобы передача электрической энергии(электроэнергии) на многие сотни и тысячи километров стали выгодной, необходимо значительно большее напряжение
500, 750 кВ и более. Для этой цели и служит трансформатор - электомагнитное устройство с двумя или более обмотками, предназначенное для преобразования с помощью элетромагнитной индукции переменного тока одного напряжения в переменный ток другого(или других) напряжений. Обмотка трансформатора, к которой подводиться энергия преобразуемого перемнного тока, называется первичной, а обмотка от которой отводится энергия преобразованного переменного тока - вторичной.Существут трансформаторы у которых помимо первичной и вторичной обмоток, существует третья обмотка с промежуточным напряжением.

Обмотки трансформаторов, к которым подводится энергия преобразуемого или отводится энергия преобразованного переменного тока, нахывают основными, напрмер, первичная и вторичная обмотки трансформатора. Кроме основных, у трансформатора могут быть и другие обмотки, не связанные непосредственно с приемом или отдачей энергии преобразованного переменного тока, которые называют вспомогательными. Различают Различают основные обмотки трансформатора высшего(ВН), низшего(НН) и среднего (СН) напряжений.

Обмотка ВН имеет наибольшее номинальное напаряжение по сравнению с другими основными обмотками трансформатора, Обмотка НН - наименьшее номинальное напряжение, а обмотка СН - номинальное напряжение, являющееся промежуточным между ВН и НН.

Трансформатор у которого первичной обмоткой называется НН - называют повышающим. В конце линии передач, где начинаеться распределение энергии, устанавливают трансформаторы, снижающие напряжение линнии до напряжений, необходимых потребителю. Первичной в таких трансформаторах служит обмотка
ВН, а трансформаторы называются понижающими. Таким образом, в зависимости от назначения повышать или понижать, напряжение первичной обмотки одного и того же трансформатора может быть обмотка НН или ВН.

Коэффициент полезного действия трансформатора


Преобразование электрической энергии в трансформаторе сопровождается потерями энергии на нагрев сердечника и обмоток. Уравнение баланса мощностей трансформатора имеет вид:

где - активная мощность, потребляемая от сети,

j - мощность, отдаваемая в нагрузку,

- потери в меди первичной обмотки,

- потери в стали трансформатора,

- потери в меди вторичной обмотки.

Процесс преобразования энергии в трансформаторе иллюстрирует энергетическая диаграмма, приведенная на рис. 5

Величина

носит названия коэффициента полезного действия трансформатора.
Если обозначить сумму

и назвать ее потерями в меди трансформатора, то КПД трансформатора можно выразить так

Потери в стали определяются величиной и частотой изменения магнитного потока в сердечнике трансформатора, а так как поток почти не зависит от нагрузки, то потери в стали остаются почти постоянными и равными потерям в режиме ХХ
Поскольку потери в меди обмотки пропорциональны квадрату действующего значения тока, через нее протекающего, последние могут быть определены из упрощенной схемы замещения трансформатора (рис 2-) в режиме КЗ.

- потери в меди при номинальном токе первичной обмотки,

- потери в меди при токе, отличном от номинального,

.

Активную мощность в нагрузке трансформатора можно вычислить по формуле:

где - - полная мощность в нагрузке трансформатора в номинальном

режиме. Теперь выражение, определяющее КПД трансформатора можно записать в виде:

Эта формула рекомендована ГОСТом для определения КПД трансформатора.

Анализ полученного выражения показывает, что КПД неоднозначно зависит от коэффициента нагрузки b и является функцией характера нагрузки что иллюстрируется кривыми, приведенными на рис. 6

Рис. 6

При b =0, h =0. С ростом отдаваемой мощности h увеличивается, т.к. в энергетическом балансе уменьшается удельное значение потерь в стали, имеющих приблизительно постоянное значение. При некотором значении

КПД достигает максимума, после чего начинает уменьшаться с ростом тока нагрузки. Причиной этого является увеличение потерь в меди, возрастающих пропорционально квадрату тока (или ), в то время как полезная мощность растет пропорционально b. Значение можно получить из условия.

при этом

Следовательно КПД имеет максимум при такой нагрузке, при которой потери в меди трансформатора равны потерям в стали. Для трансформаторов большей мощности
=0,5 - 0,7, при этом =0,995. Трансформаторы малой мощности рассчитывается как, чтобы =1, тогда =0,7 –
0,9. При уменьшении величины КПД уменьшается, т.к. возрастают токи и , при которых трансформатор имеет заданную мощность .
Трансформатор состоит из замкнутого железного сердечника, на который надеты две (иногда и более) катушки с проволочными обмотками (рис. 1). Одна из обмоток, называемая первичной, подключается к источнику переменного напряжения. Вторая обмотка, к которой присоединяют «нагрузку», т. е. приборы и устройства, потребляющие электроэнергию, называется вторичной.
Схема устройства трансформатора с двумя обмотками приведена на рисунке 2,

Список используемой литературы.


1. Китунович Ф.Г.

Электротехника.
3-е изд., переработанное и дополненное.
Минск. «Высш. Школа», 1991.

2. Евдокимов Ф. Е.

Теоретические основы электротехники.
Изд. 4-е, перераб. и доп. Учебник для энергетич. и электротехнич. специальностей техникумов.
М. «Высш. Школа», 1975.

3. Касаткин А.С.

Основы электротехники.
М.-Л., изд-во «Энергия», 1966.

4. Касаткин А.С. Немцов М.В.

Электротехника: Учеб. пособие для вузов.-
4-е изд., перераб.- М.: Энергоатомиздат, 1983.-

 


 

Теория электрической связи
3.21. Оглавление 1. Исходные данные 2. Задание на курсовую работу 3. Выполнение работы 3.1. Структурная схема системы связи. 3.2. Структурная схема приемника. 3.3. Принятие решения приемником...

Система кондиционирования автомобиля
Министерство общего и профессионального образования Российской  Федерации Самарский государственный аэрокосмический  университет им. академика С.П.Королёва Кафедра «Теплотехника и тепловые...

Клеточная терапия мышей с миодистрофией, вызванной дефектом гена альфа-саркогликана
Клеточная терапия мышей с миодистрофией, вызванной дефектом гена альфа-саркогликана, путем внутриартериального введения мезоангиобластов Миодистрофией называется группа нарушений, вызванных определенным генетическим дефектом, ...

Технология изготовления древесно стружечных плит
смотреть на рефераты похожие на "Технология изготовления древесно стружечных плит "Министерство образования Российской Федерации Брянская государственная инженерно – технологическая академия (БГИТА) кафедра...

Соли
Соли СОЛИ, класс химических соединений. Общепринятого определения понятия “Соли”, так же как и терминов “кислоты и основания”, продуктами взаимодействием которых соли являются, в настоящее время не существует. Соли могут...

Пьезоэлектрики и их свойства
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТКурсовая работаТема: Пьезоэлектрики и их свойстваВыполнил: _____________ Проверил: _____________Москва 1999г. Содержание.1. пьезоэлектрический...

Разработка информационной технологии в ЗАО Гориславцев и К
смотреть на рефераты похожие на "Разработка информационной технологии в ЗАО Гориславцев и К"СОДЕРЖАНИЕВВЕДЕНИЕ 6 1. ОСОБЕННОСТИ НОВОВВЕДЕНИЯ В ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 81.1....

Кибернетика и синергетика – науки о самоорганизующихся системах
Кибернетика и синергетика – науки о самоорганизующихся системах Оглавление. Кибернетика как наука, основные понятия кибернетик Вклад кибернетики в научную картину мира От хаоса к порядку....

Универсальный генератор
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Н. Э. БАУМАНА УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР. Расчетная часть работы по курсу "Основы...

Современное телевидение - HDTV
Будзинского Артёма 11 «В» Монино 2003г. Стандартное наше телевидение, которое мы видим на своих экранах каждый день уже давно устарело. Дело в том, что Российское телевидение вещает в стандарте Secam, который обеспечивает лишь...

Парадокс, сопровождающий развитие высоких технологий в области электроники
Парадокс, сопровождающий развитие высоких технологий в области электроники. Колбаскин В. Е. Величайшим достижением человечества в 20 веке стало появление компьютера. В настоящее время он уже повсюду, получила развитие...