Реферат: Трансформаторы

ФСПОМГАПИ

Реферат

По предмету «Конструирование и производство РЭА»

Тема: «Трансформаторы»

Выполнил: Евпалов Е.Н.,Зиновьев А.Н.

Проверил: Федотов В.Д.

Москва 2004г.

Содержание

1.  История развития трансформатора.

2.  Основные понятия.

3.  Классификация трансформаторов.

4.  Основные параметры.

5.  Конструктивные особенноститрансформаторов.

6.  Маркировка трансформаторов.

7.  Список литературы.

1. История развития трансформатора

Изобретателем трансформатораявляется русский ученый П.Н.Яблочков. В 1876г. Яблочков использовалиндукционную катушку с двумя обмотками в качестве трансформатора для питанияизобретенных им электрических свечей. Трансформатор Яблочкова имел незамкнутыйсердечник. Трансформаторы с замкнутым сердечником, подобные применяемым внастоящее время, появились значительно позднее, в 1884г. С изобретениемтрансформатора возник технический интерес к переменному току, который до этоговремени не применялся.

Выдающийся русскийэлектротехник М.О.Доливо-Добровольский в 1889г. Предложил трехфазную системупеременного тока, построил первый трехфазный асинхронный двигатель и первыйтрехфазный трансформатор. На электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майнев 1891г. Доливо-Добровольский демонстрировал опытную высоковольтнуюэлектропередачу трехфазного тока протяженностью 175 км; трехфазный генераторимел мощность 230 КВт при напряжении 95 В.

В дальнейшем начали применятьмасляные трансформаторы, так как было установлено, что масло является не толькохорошей изоляцией, но и хорошей охлаждающей средой для трансформаторов.

2. Основные понятия

Трансформатор представляет собой статическийэлектромагнитный аппарат с двумя (или больше) обмотками, предназначенный чащевсего для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другогонапряжения. Преобразование энергии в трансформаторе осуществляется переменныммагнитным полем. Трансформаторы широко применяются при передаче электрическойэнергии на большие расстояния, распределении ее между приемниками, а также вразличных выпрямительных, усилительных, сигнализационных и других устройствах.

При изготовлении трансформаторов бытового и промышленногоназначения применяют

стандартизованные термины и определения, обязательные дляприменения в документации всех видов, научно-технической и справочнойлитературе.

Ниже приведены несколько таких терминов и их определений.

Трансформатор —   статическое   электромагнитноеустройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки ипредназначенное для преобразования посредст­вом электромагнитной индукции однойили нескольких систем переменного тока в одну или несколько других системпеременного тока.

Силовой трансформатор — трансформатор, предназ­наченныйдля преобразования электрической энергии в электрических сетях и установках,предназначенных для приема и использования электрической энергии. К сило­вымтрансформаторам относятся трансформаторы трехфаз­ные и многофазные мощностью6,3 кВ*А и более, одно­фазные мощностью 5 кВ*А и более.

Повышающий трансформатор — трансформатор, у которогопервичной обмоткой является обмотка низшего напряжения.

Понижающий трансформатор — трансформатор, у которогопервичной обмоткой является обмотка высшего напряжения.

Сигнальный трансформатор — трансформатор малоймощности, предназначенный для передачи, преобразования, запоминанияэлектрических сигналов.

Автотрансформатор — трансформатор, две или болееобмотки которого гальванически связаны так, что имеют общую часть.

Импульсный сигнальный трансформатор — сигналь­ныйтрансформатор, предназначенный для передачи, формирования, преобразования изапоминания импульсных сигналов.

Коэффициент трансформации трансформатора малой мощности —отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки.

Магнитная индукция — векторная величина, характе­ризующая магнитное поле и определяющая силу, дейст­вующуюна движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля.

Магнитный поток — поток магнитной индукции.

Напряженность  магнитного   поля —   векторнаявеличина, равна геометрической разности магнитной индукции, деленной намагнитную постоянную, и намагни­ченности.

Индуктивная связь — связьэлектрических   цепей посредством магнитного поля.

3. Классификация трансформаторов

Трансформаторы можно классифицировать:

По признаку функционального назначения

-трансформаторы питания

-трансформаторы согласования

      Рассмотрим трансформаторы питания, их можноклассифицировать

1.  По напряжению:

      -низковольтные

      -высоковольтные

      -высокопотенциальные

2.   В зависимости от числа фаз преобразуемого напряжения

-однофазные

-трёхфазные

3.  В зависимости от числа обмоток

      -двухобмоточные

      -многообмоточные

4.  В зависимости от конфигурации магнитопровода

      -стержневые

      -броневые

      -тороидальные

5.  В зависимости от мощности

      -малой мощности

-средней мощности

      -большой мощности

6.  В зависимости от способа изготовления магнитопровода

       -пластинчатые

       -ленточные

7.  В зависимости от коэффициента трансформации:

       -повышающие

       -понижающие

8.  В зависимости от вида связи между обмотками:

       -с электромагнитной связью (с изолированнымиобмотками)

       -с электромагнитной и электрической связью(сосвязанными обмоками)

9.  В зависимости от конструкции обмотки:

       -катушечные

       -галетные

       -тороидальные

10. В зависимости от конструкции всего трансформатора

       -открытые

       -капсулированные

       -закрытые

11. В зависимости от назначения:

       -выпрямительные

       -накальные

       -анодно-накальные и т.д.

12. В зависимости от рабочей частоты трансформаторы делят натрансформаторы:

       -пониженной частоты (менее 50 Гц)

       -промышленной частоты (50 Гц)

 -повышенной промышленной частоты(400, 1000, 2000 Гц)

 -повышенной частоты (до 10000Гц)

 -высокой частоты

4. Основные параметры.

Величина, ГОСТ 1494-77 ГОСТ 8.417-81 параметр обозначение единицы измерения основное русское международное (неосновное) Добротность Q

Емкость

электрическая

С Ф F

Индуктивность

собственная

L Гн Н

Индуктивность

взаимная

M(Lmn) Гн Н

Индуктивность

магнитная

В Гс Gs

Коэффициент

выпуклости

гистерезисной

петли

Коэффициент

магнитного

рассеяния

Коэффициент

связи

к

Коэффициент

потерь

к(х)

Коэффициент

трансформации

n

Коэффициент

трансформации

трансформатора

напряжения

К(Кu) Величина, ГОСТ 1494-77 ГОСТ 8.417-81 параметр обозначение единицы измерения

основное

(неосновное)

русское международное

Коэффициент

трансформации

трансформатора

тока

К(Кт)

Момент магнит

ный

m Вб WB Мощность Р Вт w

Намагничен

ность

М А/м A/m

Напряженность

магнитного

поля

Н Э Ое

Проницаемость

постоянная

магнитная

µо

Проницаемость

абсолютная

магнитная

µа(µ) Гн/м Н/м

Поток магнит

ной индукции,

магнитный

поток

Ф Вб WB Величина, ГОСТ 1494-77 ГОСТ 8.417-81 параметр обозначение единицы измерения

основное

(неосновное)

русское международное

Плотность маг

нитного потока

- Тл Т

Сила коэрци

тивная

Нс

Сила электро

движущая

вдоль замкнуто

го контура

F(Fm) В V Ток I А Угол потерь δ Частота

t(v)

Гц Hz

Частота колеба

ний угловая

w(Ω)

Электрическое

сопротивление

R(r) Ом

Энергия элект

ромагнитная

W Дж J

Энергия элект

ромагнитная

удельная

w

       5. Конструктивныеособенности трансформаторов.

Основными частями трансформатораявляются магнитопровод и катушка с обмотками.

Материалом для магнитопровода трансформаторов слу­житлистовая электротехническая сталь различных марок и толщины, горячей прокатки ихолоднокатаная; от содер­жания кремния, которое отражено в марке стали, а такжеот толщины листа зависят потери мощности в магнитопроводе от вихревых токов.Толщину листа применяемой стали выбирают в зависимости от частоты сети,питающей транс­форматор: с увеличением частоты толщину листа надо уменьшать. Ленточные(витые) магнитопроводы из­готавливают из лент рулонной стали; предварительнолен­та покрывается изолирующим и склеивающим составом.

Стержневые магнитопроводы собираютизпрямоугольныхпластин одинаковой ширины. Части магнитопровода, на которых находятся обмотки,называются стержнями. Часть магнитопровода, соединяющая стерж­ни между собой,называется ярмом.

Сборка частей магнитопровода может производиться встык ивперекрышку, причем в по­следнем случае увеличивается механическая прочность иуменьшается магнитное сопротивление магнитопровода. При сборке встык пластинысобирают в единый пакет и предусматривают изоляционную прокладку между паке­тамидля предохранения от замыкания между отдельными листами магнитопровода. Сборкавстык упрощает монтаж и демонтаж трансформатора.

Пластины магнитопровода скрепляют в пакет либо с по­мощьюизолированных от магнитопровода шпилек либо с помощью специальных бандажей изкапроно­вых ниток.

Броневые магнитопроводы собирают из пластинШ-образной формы и прямоугольных пластин, замыкающих Ш-образную пластину. Этимагнитопроводы имеют один стержень, на котором располагают все обмоткитрансформатора. Сборка броневого магнитопровода произ­водится так же, как имагнитопровода стержневого типа, описанного выше.

Поскольку в броневом магнитопроводе обмотка разме­щается насреднем стержне, магнитный поток разветвля­ется на правую и левую части и,таким образом, в крайних стержнях его значение будет в 2 раза меньше, чем вцент­ральном; это позволяет уменьшить сечение крайних стерж­ней в 2 раза посравнению с центральным. собирают из отдельных штампованных колец,  покрытыхизолирующим лаком; сборка произ­водится с помощью намотки на па­кет пластинленточной лакоткани. Этот магнитопровод обладает наи­лучшими магнитнымисвойствами:

наименьшее магнитное сопротивле­ние, минимальныеиндуктивность рассеивания и чувствительность к внешним магнитным полям, однакоизготовление обмоток в данном слу­чае может производиться только на специальныхстанках челночного типа или вручную.

Ленточные     магнитопроводы стержневого и броневого типасобираются из отдельных, соединяемых встык, магнитопроводов подковообразнойформы, а затем стягиваются специ­альными накладками (хомутами). Такаяконструкция маг­нитопровода значительно упрощает сборку трансформато­ра.Ленточные магнитопроводы по сравнению с пластинча­тыми допускают магнитнуюиндукцию на 20—30 % выше, потерь в них меньше, заполнение объема магнитопроводаи КПД трансформатора выше. По этим причинам ленточ­ные магнитопроводы находятвсе более широкое приме­нение.

Тороидальные ленточные магнитопроводы изготавливаютпутем навивки ленты на оправку заданного размера. Обмотки трансформаторапроизводятся на намо­точных станках челночного типа.

                                                          />       

                                         Рис. 1.1Конструкция магнитопроводов трансформаторов     

Обмотки трансформатора выполняют из мед­ного илиалюминиевого изолированного провода. При изготовлении катушки с обмоткамипредусматриваются изолирующие прокладки: межобмоточ­ная, межслойная  ивнешняя.

При диаметре провода более 1 мм каркас выполняется из электрокартона,а отдельные слои обмотки перевязыва­ются хлопчатобумажной лентой.

Обмоточныепровода маркируются по диаметру, виду изоляции и нагревостойкости.

Для повышенияэлектрической прочности трансформа­торы после сборки пропитываютэлектроизоляционными лаками, а иногда заливают специальными компаундами.

В трансформаторахсредней мощности ближе к стерж­ню располагают обмотку низшего напряжения.Это позво­ляет уменьшить слой изоляции между обмоткой и стержнем, а такжесоздает лучшие условия охлаждения обмотки низшего напряжения, по которойпротекает больший ток.

В низковольтныхтрансформаторах (до 100 В) малой мощности ближе к стержню помещают обмоткувысшего напряжения. Эта мера позволяет уменьшить стоимость трансформатора, таккак средняя длина витка обмотки выс­шего напряжения, выполняемой издорогостоящего провода малого сечения, получается в этом случае меньше.

В высоковольтныхтрансформаторах (свыше 1000В)применяется раздельноерасположение обмо­ток на стержнях магнитопровода.

В низковольтныхтрансформаторах обмотки располага­ются в соответствии с рис.1.2, б

                                />

Рис. 1.2 Расположение обмоток на каркасе:

а – в высоковольтном трансформаторе; б — в низковольтном;в — в броневом

                                                                           

Достоинство такого рас­положенияобмоток—небольшое значение магнитного по­тока рассеяния из-за меньшей толщинынамотки и неболь­шой расход обмоточных проводов, так как снижение толщинынамотки ведет к уменьшению средней длины вит­ка обмотки.

В трансформаторахс броневыми магнитопроводами обмотки располагаются на одном стержне.

В трехфазномтрансформаторе на каждом из стержней располагаются первичная и вторичнаяобмотки данной фазы.

В тороидальныхтрансформаторах обмотки располага­ются по всей длине магнитопровода.

Стержневыеи броневые магнитопроводы с находящи­мися на них обмотками собирают вузел с помощью шпи­лек и накладок либо путем запрессовки в ско­бу.

Тороидальныемагнитопроводы с находящимися на них обмотками собирают в узел и крепят кшасси с помощью крепежных шайб и винта с гайкой.

     В конструкции трансформаторадолжна быть предусмотрена панель, к которой припаиваются выводы обмоток. Корпустрансформатора (накладки, обоймы, скобы) элек­трически соединяется с магнитопроводоми заземляется. Эта мера необходима из соображений техники безопасно­сти наслучай пробоя одной из обмоток.

                                                          

6.Маркировка трансформаторов

        Каждыйтрансформатор снабжен щитком из материала, не подверженного атмосфернымвлияниям. Щиток прикреплен к баку трансформатора на видном месте и содержит егономинальные данные, которые нанесены травлением, гравировкой, выбиванием илидругим способом, обеспечивающим долговечность знаков. На щитке трансформаторасогласно ГОСТ 11677-65 указаны следующие данные:

1.    Марказавода-изготовителя.

2.    Годвыпуска.

3.    Заводскойномер.

4.    Обозначениетипа.

5.    Номерстандарта, которому соответствует изготовленный трансформатор.

6.    Номинальнаямощность. (Для трехобмоточных трансформаторов указывают мощность каждойобмотки).

7.    Номинальныенапряжения и напряжения ответвлений обмоток.

8.    Номинальныетоки каждой обмотки.

9.    Числофаз.

10.  Частота тока.

11.  Схема и группа соединенияобмоток трансформатора.

12.  Напряжение короткогозамыкания.

13.  Род установки (внутренняяили наружная).

14.  Способ охлаждения.

15.  Полная масса трансформатора.

16.  Масса масла.

17.  Масса активной части.

18.  Положения переключателя,обозначенные на его приводе.

Для трансформатора сискусственным воздушным охлаждением дополнительно указана мощность его приотключенном охлаждении. Заводской номер трансформатора выбит также на баке подщитком, на крышке около ввода ВН фазы А и на левом конце верхней полки ярмовойбалки магнитопровода.

Условное обозначениетрансформатора состоит из буквенной и цифровой частей. Буквы означаютследующее: Т — трехфазный трансформатор, О – однофазный, М – естественноемасляное охлаждение, Д – масляное охлаждение с дутьем (искусственное воздушноеи с естественной циркуляцией масла), Ц – масляное охлаждение с принудительнойциркуляцией масла через водяной охладитель, ДЦ – масляное с дутьем ипринудительной циркуляцией масла, Г – грозоупорный трансформатор, Н – в концеобозначения – трансформатор с регулированием напряжения под нагрузкой, Н – навтором месте – заполненный негорючим жидким диэлектриком, Т на третьем месте –трехобмоточный трансформатор.

            Первое число, стоящее после буквенногообозначения трансформатора, показывает номинальную мощность (кВ·А), второе число – номинальноенапряжение обмотки ВН (кВ·А).Так, тип ТМ 6300/35 означает трехфазный двухобмоточный трансформатор сестественным масляным охлаждением мощностью 6300 кВ·А и напряжением обмотки ВН 35 кВ·А; тип ТЦТНГ-6300/220 означаеттрехфазный трехобмоточный трансформатор с принудительной циркуляцией масла примасло-водяном охлаждении, с регулированием напряжения под нагрузкой, грозоупорный,мощностью 63000 кВ·А инапряжением обмотки ВН 220 кВ.

            Буква А в обозначении типа трансформатораозначает автотрансформатор. В обозначении трехобмоточных автотрансформаторовбукву А ставят либо первой, либо последней. Если автотрансформаторная схемаявляется основной (обмотки ВН и СН образуют автотрансформатор, а обмотка ННдополнительная). Букву А ставят первой, если трансформаторная схема являетсядополнительной, букву А ставят последней.


7. Список литературы

1. Китаев В.Е. Трансформаторы.Москва, «Высшая школа», 1974

2. Грумбина А.Б. Электрическиемашины и источники питания РЭА. Москва,             «Энергоатомиздат», 1990

3. Сидоров И.Н., СкорняковС.В. Трансформаторы бытовой радиоэлектронной аппаратуры, Москва «Радио исвязь», 1994

еще рефераты
Еще работы по радиоэлектронике