Измерительные трансформаторы

Принцип работы трансформатора.

Если первичную обмотку трансформатора подключить к источнику переменного напряжения u₁ , то в ней возникнет ток i₁, который возбуждает в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф₁. Магнитный поток пересекает первичную и вторичную обмотки и индуцирует в них э.д.с. е₁ и е₂. При подключении к зажимам вторичной обмотки нагрузки с сопротивлением Z_н , под воздействием э.д.с. е₂ через нее будет протекать переменный ток i₂ ,и энергия из цепи первичной обмотки будет передаваться во вторичную обмотку с помощью магнитного потока Ф₁.

 

Ток во вторичной обмотке будет создавать поток Ф₂, который будет накладываться на поток в первичной обмотке, в результате этого образуется основной магнитный поток Ф (рабочий).

 

Уравнения электрического состояния

Е2, = U2, + I2R2, + I2X2

 

Коэффициент полезного действия трансформатора равен отношению мощности, отдаваемой трансформатором, к мощности, потребляемой им.

(3)

Где: P₀=P_ст – мощность потребляемая трансформатором при холостом ходе; равна мощности потерь в магнитопроводе, потери мощности в стали, считаются постоянными потерями.

P_к=Р_м1+Р_м2 – мощность, потребляемая трансформатором в режиме короткого замыкания, равна потерям мощности в обмотках, потери в меди, переменные потери – зависят от коэффициента нагрузки b.

Р₂=U₂I₂cosφ₂ – мощность, отдаваемая трансформатором. Sн – полная мощность трансформатора.

 

Схемы замещения трансформатора (Т и Г)

 

Кривая 1 – емкостная нагрузка

Кривая 2 – активная,

Кривая3 – индуктивная

 

Внешняя (Нагрузочная) хар-ка Рабочие характеристики трансформатора

 

Трехфазный трансформатор.

Для трансформирования трехфазного тока применяют либо группу, состоящую из трех однофазных трансформаторов (рис. 2), либо трехфазный трансформатор стержневого типа (рис.3).

Группа из трех однофазных трансформаторов применяется для трансформирования больших мощностей при напряжении свыше 10 кВ. Она несколько дороже трансформатора стержневого типа той же мощности.

Обмотки трехфазного трансформатора можно соединять звездой и треугольником.

 

Рис. 2. Соединение трех однофазных трансформаторов. Рис. 3. Трехфазный трансформатор

 

Для параллельной работы трансформаторов необходимо иметь:

1) Равенство коэффициентов трансформации – что обеспечивает равенство вторичных напряжений;

2) Одинаковые группы соединения трансформаторов – что обеспечивает сдвиг фаз на 180º между напряжениями.

3) Соответственное равенство активных и индуктивных составляющих падений напряжения в обмотках трансформаторов,

 

Автотрансформатор.

Автотрансформатор отличается от обычного трансформатора тем, что первичная обмотка имеет со вторичной обмоткой, кроме магнитной связи, электрическое соединение.

Рисунок 4. Схема автотрансформатора

Автотрансформаторы могут быть однофазными и трехфазными, понижающими и повышающими и с переменным коэффициентом трансформации.

Автотрансформаторы выполняются как с постоянным, так и с переменным коэффициентом трансформации. КТ изменяют путем переключения числа витков вторичной обмотки с помощью контактного устройства.

 

Измерительные трансформаторы.

Измерительные трансформаторы предназначены для расширения пределов измерений приборов переменного тока.

Трансформаторы тока применяют для расширения пределов измерения приборов по току. Включение шунтов на переменном токе вместо трансформаторов тока не обеспечивает постоянного отношения сопротивлений шунта и прибора, снижает точность измерений. Кроме того, при измерениях в цепях с напряжением выше 1000 в шунты дают возможности изолировать прибор от высокого напряжения.

Первичная обмотка трансформатора тока включается в цепь последовательно (рис. 5).

Трансформаторы тока, кроме расширения пределов измерения используют для измерения тока в сетях с напряжением выше 1000В. Трансформаторы напряжения предназначены для преобразования высокого напряжения сети в напряжение, доступное для измерения обычными приборами, т.е. для расширения пределов измерения приборов по напряжению.

 

 

Рис. 5. Включение трансформатора тока Рис. 6. Включение трансформатора напряжения

Номинальный коэффициент трансформации является основным параметров измерительных трансформаторов. Он указывается в виде отношений номинальных токов и напряжений.

 

Силовые трансформаторы.

Силовой трансформатор (рис. 7) состоит из следующих основных частей: магнитопровода-сердечника 9, обмоток высшего 10и низшего 11напряжения, стального кожуха 8 и крышки. Магнитопровод собирается из отдельных изолированных листов электротехнической стали и прикрепляется к крышке. Обмотки высшего и низшего напряжения соответствующих фаз располагаются на магнитопроводе. При эксплуатации трансформатора магнитопровод с обмотками всегда погружен в масло, заполняющее кожух и являющееся одновременно охладителем и хорошим диэлектриком. Чтобы дать возможность маслу менять свой объем, не нарушая погружения обмоток в масло при низких температурах, а также чтобы уменьшить поверхность соприкосновения масла с воздухом, на крышке кожуха устанавливается расширитель 5. Он представляет небольшой закрытый бак с пробкой 6 и масломерным стеклом 4. Для улучшения охлаждения трансформатора кожух снабжается трубками 7. Присоединение к трансформатору токоведущих проводов высшего и низшего напряжения осуществляется через проходные изоляторы 2 и 3. С помощью переключателя 1 изменяют коэффициент трансформатора.