Регулировка напряжения по первичной обмотке трансформатора: Зарядное устройство с регулировкой первичной обмотки трансформатора — Мастер на все ручки: Блог домашнего сварщика

Содержание

Зарядное устройство с регулировкой первичной обмотки трансформатора

В обычных условиях автомобильный аккумулятор заряжается при движении автомобиля. Но если машина долго стоит в гараже, то аккумуляторная батарея разряжается.

Для ее зарядки нужна зарядка для аккумуляторов с регулировкой зарядного тока. Один из вариантов этих приборов – зарядное устройство с регулировкой по первичной обмотке трансформатора.

Управление трансформатором по первичной обмотке

Скорость заряда аккумулятора зависит от тока, протекающего через него, но слишком быстрый заряд приводит к перегреву аппарата и выходу его из строя. Поэтому для зарядки аккумуляторных батарей используются устройства с регулировкой выходных параметров.

Особенности регуляторов для первички трансформаторов

Ток зарядки батареи составляет 10% ее емкости. Это значит, что аккумулятор с емкостью 60Ач заряжается током не более 6А. Напряжение заряда при работе автомобиля 14,5В. Учитывая необходимый запас, зарядное устройства должно быть способно выдать 10А при напряжении 16В.

Запас напряжения необходим для регулировки и ограничения зарядного тока.

В разных моделях аппаратов она производится разными способами:

Добавочными сопротивлениями. Включаются после диодного моста. Самая простая конструкция, но имеющая самые большие размеры.
Транзисторами. Высокая точность регулировки, но самая сложная схема, требующая хорошего охлаждения силовых транзисторов.
Тиристорное управление. Простые схемы. Регулировка осуществляется тиристорным ключем в цепи первичной обмотки или тиристорами, установленными вместо диодов в выпрямительный мост.

Схема и назначение тиристорного регулятора напряжения для трансформатора

Ток, протекающий при зарядке через аккумуляторную батарею, определяется внутренним сопротивлением аккумулятора, его ЭДС и напряжением на выходе зарядного устройства. Для его изменения, кроме других способов, можно регулировать напряжение на первичной обмотке. Самый удобный способ – использование тиристорного регулятора.

Модели для зарядки аккумуляторов

Зарядные устройства делятся на три группы:

Пусковые. Предназначены для запуска двигателя при разряженном аккумуляторе. Использовать для зарядки батареи не рекомендуется – недостаточное напряжение и отсутствие регулировок.
Зарядные. Предназначены для заряда аккумуляторов. Имеют ручную или автоматическую регулировку.
Пуско-зарядные. Могут выполнять обе функции.

Принцип действия тиристорного регулятора

Тиристор имеет два состояния – открытый, в котором он пропускает электрический ток и закрытый. Открывается этот элемент при протекании тока через управляющий электрод и остается открытым, пока через тиристор идет ток.
Переменное напряжение в сети имеет синусоидальную форму. Тиристор, включенный в цепи нагрузки, открывается в определенный момент полуволны. Это называется “угол открытия”. В результате этого через электроприбор ток протекает не все время, а только после перехода элемента в открытое состояние. Это меняет действующее значение напряжения на нагрузке.

Важно! Вольтметр измеряет действующее значение. Для надежной работы допустимое напряжение тиристоров должно соответствовать максимальному напряжению, которое больше в 1,4 раз. Для бытовой сети это 308В.

Разновидности и технические характеристики тиристорного регулятора

Из-за того, что тиристор пропускает через себя напряжение только одной полярности, его нелзя использовать для управления трансформатором без дополнительных элементов:

Включить тиристор в диодный мост из 4 диодов на вывода “+” и “-“. Вывода “~” подключаются в разрыв цепи вместо выключателя или последовательно с ним. Диодный мост выпрямляет напряжение и на тиристор подается питание только одной полярности.

Использовать два тиристора, включенные встречно-параллельно и для управления через переменный резистор соединяются управляющие вывода. Каждый из элементов открывается при своей полярности, а оба вместе управляют напряжением на нагрузке.

Открытие тиристора происходит при прохождении тока больше определенной величины и есть два способа управления углом открывания:

Переменным сопротивлением, включенным между анодом и управляющим электродом. В течении первой половины полуволны напряжение и ток управления растут и при достижении его определенной величины, зависящей от марки элемента. Недостаток этой схемы в ограниченном диапазоне регулировки 110-220В, но этого достаточно для управления трансформатором зарядного устройства.

Управление импульсами, которые подает отдельная схема на управляющий электрод в определенный момент полуволны синусоиды.
Допустимый ток и напряжение тиристорного регулятора зависят в первую очередь от установленных тиристоров. Самые распространенные – тиристоры серии КУ 202, но в некоторых случаях допускается применение других элементов:
КУ 202Н – 400В, 30А. Крепятся на резьбе М6. При регулировке первичной обмотки, ток которой менее 1А, используются без радиаторов.
КУ 201л – 300В, 30А, крепление- резьба М6. Допускается использовать в первичной обмотке.

КУ 201а – 25В, 30А, крепление – резьба М6. Можно использовать только с радиаторами при регулировке после трансформатора.
КУ 101г – 80В, 1А. Похож на транзистор. В силовых цепях зарядных устройствах не используются, только в схемах управления.
КУ 104а – 6В, 3А. Так же в силовых цепях не применяются.

Что представляет собой симистор

У тиристора есть недостаток, усложняющий его применение в сети переменного тока – он пропускает через себя только одну полуволну и на выходе вместо переменного напряжения получается постоянное пульсирующее. Поэтому эти приборы используются парами или вместе с диодным мостом. От этого недостатка свободен симистор.

Симистор внешне похож на тиристор. Также, как и тиристор, он открывается импульсом тока, протекающего через управляющий электрод, но этот прибор пропускает через себя обе полуволны и способен работать в сети переменного тока.

Принципиальная схема симисторного регулятора тока для активной и индуктивной нагрузки
Устройство симисторного регулятора аналогично тиристорному. Отличие в том, что симистор управляет обоими полярностями и поэтому нет необходимости использовать диодный мост или встречно-параллельное включение элементов.

Кроме того, для симистора не имеет значение полярность управляющего напряжения, что позволяет упростить схему импульсного управления.

Совет! Для регулировки симистором можно использовать диммер от лампы накаливания. Для этого он включается между анодом и управляющим электродом силового симистора.

Другие простые варианты регулировки напряжения в первичке

Кроме тиристорных и симисторных регуляторов есть другие способы управления зарядным током в первичной обмотке трансформатора:

Переключением выводов первичной обмотки. Недостаток в том, что эти вывода необходимо делать при намотке катушек.
Подключением зарядного аппарата после ЛАТРА (лабораторного автотрансформатора). Его мощность должна быть не менее 160Вт.

Переменным сопротивлением, подключаемым последовательно с трансформатором. Его параметры приблизительно 50-100Ом, мощностью 50Вт и зависят от конкретного зарядного.

Несмотря на появление современных зарядных устройств, аппараты с обычными трансформаторами есть у многих владельцев автомобилей, и регулировка аппарата по первичной обмотке позволяет обойтись без мощных тиристоров или добавочных сопротивлений.

Как регулировать ток трансформатора в сварочном трансформаторе

Одним из видов соединения и резки металлов является электросварка. Она выполняется при помощи сварочных аппаратов и электродов или специальной проволоки. Необходимая сила тока при этом зависит от диаметра электрода, вида работ – сварка или резка и толщины металла. Поэтому ее необходимо регулировать.

Несмотря на распространение новых, инверторных, аппаратов, у многих людей в гаражах и сараях остались старые устройства, которые нуждаются в ручной регулировке. Ее нельзя производить так же, как регулировать ток трансформатора в сварочном полуавтомате или инверторе, в которых эту работу выполняет электроника.

Устройство и принцип действия сварочного трансформатора

Трансформатор для электросварки, как и любой другой, состоит из трех основных элементов:

Первичной обмотки. На нее подается напряжение. В домашних аппаратах катушка подключается к сети 220В, на производстве для уменьшения потребляемого тока на нее подается 380В.

Вторичная обмотка с напряжением 45-110В. К ней подключается электрод и масса, а в сварочных выпрямителях диоды или диодный мост.
Магнитопровод. Это сердечник, на котором наматываются катушки. Состоит из большого количества пластин трансформаторного железа и может быть тороидальной, прямоугольной и Ш-образной формы.

Устройства большой мощности дополнительно оснащаются пусковой и защитной аппаратурой, а также вентиляторами.

Есть три режима работы трансформаторов:

Режим холостого хода. В нем аппарат работает при перерыве в процессе сварки.

Рабочий режим. Это сварка или резка металла.
Режим короткого замыкания. Появляется при залипании электрода.

Регулировка тока сварочного трансформатора производится в рабочем режиме.

Основным недостатком такого аппарата является переменное выходное напряжение. Это дает возможность использовать только углеродистые электроды и сваривать только обычный металл. Для сварки нержавеющих и высоколегированных сталей необходимы специальные электроды и использование сварочного выпрямителя.

Информация! В отличие от обычных трансформаторов, у сварочных аппаратов рабочий режим похож на режим короткого замыкания. Поэтому для уменьшения нагрева они мотаются проводом большего сечения.

Сварочный выпрямитель

Использование постоянного напряжения дает более качественный шов. Она позволяет кроме обычных видов обработки выполнять аргонно-дуговую сварку и другие виды работ.

Информация! Такие устройства кроме однофазных изготавливают трехфазные. Это увеличивает мощность с распределением нагрузки на три фазы и обеспечивает более “гладкое” выходное напряжение, без пульсаций.

Сварочные выпрямители различают по типу установленных выпрямительных блоков:

С двумя диодами. Вместо одной вторичной обмотки мотаются две и диоды подключаются по схеме с общей средней точкой.
С обычным диодным мостом. В однофазных аппаратах устанавливается обычный мост, из четырех диодов, в трехфазных – мост Ларионова, из шести.
Транзисторные. Редко встречаются из-за слишком мощных выходных транзисторов.
Тиристорные. Разновидность диодных аппаратов, но вместо диодов устанавливаются тиристоры и система управления. Регулировка осуществляется за счет изменения угла открытия тиристора и действующего значения напряжения.
Инверторные. Современные электронные аппараты индивидуального использования. Ток регулируется ручками управления или кнопками, расположенными на передней панели.

Эти трансформаторы изготавливаются разной мощности и предназначенные для подключения различного количества постов:

Однопостовые. Используются только одним сварщиком. Регулировка осуществляется как на рабочем месте, так и внутри аппарата. Вольтамперная характеристика может быть крутопадающей (мягкой), пологопадающей (жесткой), а также переключаемой.
Многопостовые. Имеют достаточную мощность для подключения нескольких (до 9) постов. Характеристика только жесткая, регулировать процесс сварки можно только на рабочем месте при помощи балластных сопротивлений.

Сварочный полуавтомат

Полуавтомат состоит из двух основных узлов:

Блок подачи проволоки. Подает проволоку в зону сварки, дополнительно оснащается устройством подачи защитного газа.
Устройство питания дуги. В качестве него используются сварочный выпрямитель или инвертор.

Справка! Ток полуавтомата регулируется в устройстве, питающем дугу.

Параметры аппаратов

Основными параметрами являются выходные ток и напряжение, а так же динамическая характеристика.

Выходной ток и напряжение

Основным параметром аппарата для сварки является выходной ток. От него зависит диаметр электродов и толщина металла. В индивидуальных аппаратах он достигает 200А. Поскольку выходное напряжение имеет значение только при зажигании дуги, в современных инверторных устройствах для уменьшения потребляемой мощности и габаритов выпрямителя этот параметр максимально снижен, а поджиг дуги обеспечивается дополнительными встроенными устройствами.

Выходное напряжение в однопостовых аппаратах составляет 45-65В. В больших аппаратах, рассчитанных на одновременную работу нескольких сварщиков, выходное напряжение может достигать 110В.

Динамическая характеристика

При изменении расстояния от конца электрода до детали меняется длина дуги и ее сопротивление. Поэтому не менее важной является динамическая, или вольт амперная характеристика – зависимость тока от длины дуги:

Крутопадающая, или мягкая. При росте тока в устройстве с такой характеристикой падает напряжение, что ограничивает его рост. Это обеспечивает более стабильную дугу при изменении расстояния до детали. В самодельных аппаратах небольшой мощности мягкая характеристика обеспечивается внутренним устройством – первичная и вторичная обмотки намотаны на разных частях магнитопровода. За счет особенностей конструкции без добавочных сопротивлений они могли работать с электродами определенного, для каждого аппарата своего, диаметра. В устройствах большей мощности динамическую характеристику смягчают балластные сопротивления. Эти методы могут совмещаться.

Пологопадающая, или жесткая характеристика. При жесткой характеристике напряжение не меняется, а ток, соответственно меняется при изменении длины дуги. Такие параметры имеют большие много постовые аппараты или автоматические устройства, поддерживающие постоянное расстояние между электродом и деталью.

Регулировка сварочного аппарата

Есть разные способы управления током сварочного аппарата.

С подвижными обмотками и сердечником

Жесткость характеристики зависит от магнитной связи между первичной и вторичной катушками. Для ее изменения необходимо поменять расстояние между первичной и вторичной обмотками или величину воздушного зазора в магнитопроводе. Для этого сердечник или катушку крепят на специальной гайке, а винт оснащается рукояткой. При ее вращении гайка накручивается и подвижная часть меняет свое положение, что приводит к изменению тока.

Этот способ применяется в аппаратах переменного напряжения, а также дополнительно оснащенных диодными мостами.

Подмагничивание сердечника постоянным напряжением

Еще одним способом управления является подмагничивание сердечника постоянным напряжением. Намагниченный сердечник увеличивает сопротивление магнитному потоку, созданному первичной обмоткой. Это уменьшает ток дуги.

Интересно! На аналогичном принципе основана работа магнитного усилителя. Это устройство применялось в системах управления электроприводом до появления тиристорных преобразователей.

Балластные сопротивления

Одним из самых распространенных и простых способов регулировки является использование балластного сопротивления:

Активный балластник. Представляет из себя несколько проволочных или ленточных сопротивлений, которые переключаются при необходимости изменить ток электросварки. Используются с аппаратами всех типов. В самодельных устройствах малой мощности вместо комплекта сопротивлений используется спираль или змейка из нихрома.
Индуктивный балластник. Это дроссель, индуктивность которого может меняться при необходимости изменением числа витков или величиной воздушного зазора в магнитопроводе. Устанавливается последовательно со вторичной обмоткой до диодного моста.

Тиристорное управление

Эта регулировка применяется в выпрямителях, в которых часть или все диоды заменены тиристорами. При изменении угла открывания меняется действующее значение напряжения и ток устройства. Управление углом осуществляется переменными резисторами или более сложными схемами.

Недостатком этой схемы является превращение постоянного напряжения в пульсирующее, что ухудшает качество шва.

Важно! При угле открытия более 90° падает амплитудное значение, что ухудшает процесс зажигания дуги.

Регулировка первичной обмотки

Регулировка токов сварочного трансформатора по первичке осуществляется тиристорным ключом – двумя тиристорами, включенными встречно-параллельно при помощи переменного резистора, соединяющего управляющие вывода или небольшой транзисторной схемы.

Регулировка тиристорным ключом первичек позволяет управлять аппаратами переменного напряжения.

Все эти способы регулировки теряют свое значение вместе со старыми аппаратами и распространением новых, инверторных. Они экономичнее, легче, а некоторые магазины предлагают обменять старый катушечный сварочник на новый. Но пока старые устройства находятся в эксплуатации знание того, как же регулируется сварочный ток в трансформаторе позволит выполнять сварочные работы более качественно.

Регулирование напряжения трансформаторов — Студопедия

Ступенчатое регулирование – осуществляется путём изменения числа витков первичной или вторичной обмотки. Регулирование напряжения при этом получается не плавным, а ступенчатым.

Число витков вторичной обмотки можно изменять сравнительно просто, и такой способ широко применяют на электроподвижном составе переменного тока. Для этого вторичную обмотку разбивают на ряд ступеней (секций), к выводам которых соответствующими переключателями может подключаться приёмник электрической энергии, Присоединяя приёмник к тому или иному выводу трансформатора, можно изменять число включенных во вторичную обмотку витков, т. е. напряжение, подводимое к приёмнику. Такой способ называют регулированием на стороне низшего напряжения.

Регулирование вторичного напряжения путём изменения числа витков первичной обмотки трансформатора можно осуществлять в сравнительно узких пределах. Такой способ применяют на трансформаторах тяговых подстанций с целью компенсации колебаний напряжения в питающей подстанции сети (напряжение этих трансформаторов может изменяться от + 5 до – 10% номинального значения). Использовать этот способ для регулирования в широких пределах не представляется возможным. Напряжение, снимаемое со вторичной обмотки трансформатора, можно также регулировать изменяя напряжение, подаваемое на его первичную обмотку используя регулировочный автотрансформатор. Такой способ называют регулированием на стороне высшего напряжения трансформатора. Этот способ применяют на некоторых электровозах переменного тока (ЧС4 и др.).

Каждый из рассмотренных способов регулирования напряжения имеет свои достоинства и недостатки. При регулировании на стороне низшего напряжения переключатели приходится рассчитывать на большие токи, что усложняет их конструкцию. При регулировании на стороне высшего напряжения удаётся значительно упростить конструкцию переключающих аппаратов, т. к. токи в обмотках трансформатора обратно пропорциональны их напряжениям (практически токи в первичной обмотке трансформатора мощного электровоза составляет (200÷300) А, а во вторичной обмотке достигает нескольких тысяч ампер). Однако массогабариты трансформатора при этом возрастают, а его КПД уменьшается. Кроме того, переключающую аппаратуру приходится выполнять с усиленной изоляцией и с высокой степенью точности, т. к. несогласованность работы отдельных выключателей на стороне высшего напряжения может привести к тяжёлым авариям.

Регулирование напряжения путём подмагничивания сердечника —

осуществляется с помощью магнитных шунтов, подмагничиваемых постоянным током, и менять, таким образом, их магнитное сопротивление для переменного потока, создаваемого первичной обмоткой. Трансформатор с подмагничиванием сердечника имеет основной магнитопровод и два магнитных шунта, отделённых друг от друга изолирующими прокладками. Первичная обмотка состоит из двух катушек, соединённых параллельно. Каждая из них охватывает основной стержень и два стержня магнитных шунтов. Вторичная обмотка из двух параллельно включенных катушек, намотанных на стержни основного магнитопровода. На стержнях магнитных шунтов расположена обмотка управления, состоящая из четырёх катушек, соединённых последовательно так, чтобы магнитные потоки, созданные каждой парой катушек одного магнитного шунта, складывались, а ЭДС, индуцируемые в них переменным магнитным потоком первичной обмотки, взаимно компенсировались. При отсутствии постоянного тока в обмотке управления магнитный поток трансформатора, создаваемый первичной обмоткой, равномерно распределяется между основным магнитопроводом и магнитными шунтами, при этом во вторичной обмотке индуцируется минимальное напряжение. При протекании по обмоткам управления постоянного тока сердечники магнитных шунтов насыщаются и их магнитное сопротивление возрастает. При этом магнитный поток первичной обмотки вытесняется в основной магнитопровод, увеличивая проходящий по нему магнитный поток. Это приводит к увеличению напряжения, индуцируемого во вторичной обмотке. Когда сердечники магнитных шунтов будут полностью насыщены, магнитный поток в основном магнитопроводе будет максимальным и с трансформатора будет сниматься максимальное напряжение. Т. о., изменяя ток управления, можно плавно регулировать вторичное напряжение.

Регулирование напряжения с помощью вольтдобавочного трансформатора – осуществляется последовательно включенными трансформатором и регулировочным автотрансформатором с переключающим устройством. Принцип регулирования состоит в том, что напряжение вторичной обмотки вольтдобавочного трансформатора, изменяемое переключающим устройством, суммируется с напряжением линии. При этом переключателем продольного регулирования можно изменять фазу напряжения вторичной обмотки вольтдобавочного трансформатора на ± 180°, так что одно его положение будет соответствовать увеличению напряжения линии, а другое – уменьшению.

ТРАНСФОРМАТОРЫ С ПЛАВНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ — Студопедия

Трансформаторы со скользящими контактами.Для плавного регулирования выходного напряжения трансформатора применяют контактные щетки, скользящие по неизолированной внешней поверхности вторичной обмотки, вследствие чего изменяется число включаемых в работу витков обмотки. Такой метод широко используется в маломощных лабораторных автотрансформаторах — ЛАТРах. С повышением мощности трансформаторов и автотрансформаторов применяют двойные комплекты щеток с включенными между ними резисторами для ограничения тока к. з. при замыкании щетками соседних витков.

Трансформаторы с подвижной вторичной обмоткой. Такие трансформаторы имеют броневой магнитопровод с двумя первичными обмотками и подвижным средним стержнем, на котором размещена вторичная обмотка. При перемещении подвижного стержня плавно изменяется взаимоиндуктивность вторичной обмотки с каждой из первичных обмоток, вследствие чего вторичное напряжение изменяется от +U_maxдо —U_max.

Трансформаторы, регулируемые подмагничнванием шунтов. Плавное регулирование выходного напряжения трансформатора можно осуществить также путем подмагничивания его магнитопровода постоянным током. Существует большое число конструкций трансформаторов с подмагничнванием. Их основными регулирующими элементами являются подмагничиваемые магнитные шунты, поэтому они называются трансформаторами и автотрансформаторами, регулируемыми подмагничиванием шунтов (ТРПШ и АРПШ).

Рис. 2.61. Электромагнитные схемы однофазных трансформаторов, регулируемых подмагничиванием шунтов: 1 — главные стержни;2 — первичная обмотка; 3 — обмотка под-магничивания; 4 — магнитные шунты;5 — вторичная обмотка

На рис. 2.61,а изображена схема однофазного четырехстержневого ТРПШ. Магнитная система такого трансформатора состоит из двух главных стержней и двух магнитных шунтов. На главных стержнях размещены первичная и вторичная обмотки, на стержнях магнитных шунтов — обмотка подмагничивания, состоящая из двух катушек. Основной поток Ф замыкается через главные стержни, а поток подмагничивания Ф_пм — через магнитные шунты. Потоки рассеяния Ф_σ1 и Ф_σ2 первичной и вторичной обмоток, сдвинутые по фазе приблизительно на 180°, замыкаются в основном через магнитные шунты. Катушки обмотки подмагничивания соединены последовательно так, что создаваемые ими магнитные потоки складываются, а ЭДС, индуцируемые в них потоками рассеяния Ф_σ1 и Ф_σ2, взаимно компенсируются.

Трансформатор работает следующим образом. При отсутствии постоянного тока I_пм в обмотке подмагничивания потоки Ф_σ1 и Ф_σ2 имеют максимальную, а основной поток Ф — минимальную величину. При этом вторичное напряжение U₂минимальное. При прохождении по обмотке подмагничивающего тока магнитные шунты насыщаются и их магнитное сопротивление возрастает. Это приводит к уменьшению потоков Ф_σ1 и Ф_σ2, увеличению потока Ф и повышению напряжения U₂. Регулируя подмагничивающий ток, можно плавно изменять вторичное напряжение U₂.

На рис. 2.61,6 показана схема однофазного ТРПШ с составным магнитопроводом. В этом трансформаторе магнитопровод главных стержней и магнитопроводы магнитных шунтов отделены друг от друга изоляционными прокладками. Первичная обмотка охватывает главные стержни и магнитные шунты, а вторичная обмотка — только главные стержни. Обмотка подмагничивания состоит из двух катушек и охватывает магнитные шунты.

При отсутствии постоянного тока в обмотке подмагничивания магнитный поток Ф₁трансформатора, создаваемый первичной обмоткой, равномерно распределяется между главными стержнями и магнитными шунтами. При этом во вторичной обмотке индуцируется минимальное напряжение V_min. При прохождении по обмотке подмагничивания постоянного токаI_пм магнитные шунты насыщаются и их магнитное сопротивление возрастает. При этом уменьшаются проходящие по ним магнитные потоки Ф_ш, поток Ф₁ вытесняется в главные стержни и проходящий по ним поток Ф₂ увеличивается. Это приводит к возрастанию напряжения U₂, индуцируемого во вторичной обмотке. Когда магнитные шунты полностью насыщены, магнитный поток Ф₂ в главных стержнях максимальный и с трансформатора снимается максимальное напряжение U_mах. Таким образом, изменяя ток подмагничивания I_пм, можно плавно регулировать вторичное напряжение трансформатора.

6. Принцип действия бесколлекторных машин. Принцип действия синхронного генератора и асинхронного двигателя.

Принцип работы БМ основан на том, что контроллер ВД коммутирует обмотки статора так, чтобы вектор магнитного поля статора всегда был ортогонален вектору магнитного поля ротора. С помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) контроллер управляет током, протекающим через обмотки ВД, т.е. вектором магнитного поля статора, и таким образом регулируется момент, действующий на ротор ВД. Знак у угла между векторами определяет направление момента действующего на ротор.

Градусы при расчете — электрические. Они меньше геометрических градусов в число пар полюсов ротора. Например, в ВД с ротором имеющим 3 пары полюсов оптимальный угол между векторами будет 90°/3 = 30°

Коммутация производится так, что поток возбуждения ротора — Ф₀ поддерживается постоянным относительно потока якоря. В результате взаимодействия потока якоря и возбуждения создаётся вращающий момент M, который стремится развернуть ротор так, чтобы потоки якоря и возбуждения совпали, но при повороте ротора под действием ДПР происходит переключение обмоток и поток якоря поворачивается на следующий шаг.

В этом случае и результирующий вектор тока будет сдвинут и неподвижен относительно потока ротора, что и создаёт момент на валу двигателя.

В двигательном режиме работы МДС статора опережает МДС ротора на угол 90°, который поддерживается с помощью ДПР. В тормозном режиме МДС статора отстаёт от МДС ротора, угол 90° так же поддерживается с помощью ДПР.

Принцип действия синхронного генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Ротор с магнитными полюсами создает вращающееся магнитное поле, кото-рое, пересекая обмотку статора, наводит в ней ЭДС. При подключении к генератору нагрузки генератор будет являться источником переменного тока.

Принцип действия асинхронного двигателя основан на использовании вращающегося магнитного поля.

7. Статор бесколлекторных машин. Устройство статора бесколлекторной машины и понятия об обмотках статора.

Типы трансформаторов

— разные типы трансформаторов

Существуют различные типы трансформаторов , которые используются в электроэнергетической системе для различных целей, таких как производство, распределение и передача и использование электроэнергии.

Существуют различные типы трансформаторов: повышающий и понижающий трансформатор, силовой трансформатор, распределительный трансформатор, измерительный трансформатор, содержащий трансформатор тока и напряжения, однофазный и трехфазный трансформатор, автотрансформатор и т. Д.

В комплекте:

Различные типы трансформаторов

Различные типы трансформаторов, показанные на рисунке выше, подробно описаны ниже.

Повышающий и понижающий трансформатор

Этот тип трансформатора классифицируется на основе количества витков в первичной и вторичной обмотках и наведенной ЭДС.

Повышающий трансформатор преобразует низковольтный сильноточный переменный ток в высоковольтную и слаботочную систему переменного тока. В этом типе трансформатора количество витков во вторичной обмотке больше, чем количество витков в первичной обмотке.Если (В ₂> В ₁) напряжение на выходе повышается и называется повышающим трансформатором

Понижающий трансформатор преобразует высокое первичное напряжение, связанное с низким током, в низкое напряжение с высоким током. В трансформаторе этого типа количество витков в первичной обмотке больше, чем количество витков во вторичной обмотке. Если (В ₂ <В ₁) уровень напряжения на выходе понижается и известен как понижающий трансформатор

Силовой трансформатор

Силовые трансформаторы используются в передающих сетях высокого напряжения.Номиналы силового трансформатора следующие: 400 кВ, 200 кВ, 110 кВ, 66 кВ, 33 кВ. В основном они рассчитаны на мощность более 200 МВА. В основном устанавливается на генерирующих станциях и передающих подстанциях. Они рассчитаны на максимальную эффективность 100%. Они больше по размеру, чем распределительный трансформатор.

При очень высоком напряжении мощность не может быть передана напрямую потребителю, поэтому мощность понижается до желаемого уровня с помощью понижающего силового трансформатора.Трансформатор загружен не полностью, поэтому потери в сердечнике происходят в течение всего дня, но потери в меди зависят от цикла нагрузки распределительной сети.

Если силовой трансформатор подключен к сети передачи, колебания нагрузки будут очень меньшими, поскольку они не подключены напрямую со стороны потребителя, но при подключении к распределительной сети будут колебания нагрузки.

Трансформатор нагружен на передающей станции в течение 24 часов, таким образом, потери в сердечнике и меди будут происходить в течение всего дня.Силовой трансформатор рентабелен, когда мощность генерируется при низком уровне напряжения. Если уровень напряжения повышается, то ток силового трансформатора уменьшается, что приводит к потерям I ² R, а также увеличивается регулировка напряжения.

Распределительный трансформатор

Этот тип трансформатора имеет более низкие номиналы, такие как 11 кВ, 6,6 кВ, 3,3 кВ, 440 В и 230 В. Они имеют номинальные характеристики менее 200 МВА и используются в распределительной сети для преобразования напряжения в энергосистеме путем понижения напряжения. уровень, на котором электрическая энергия распределяется и используется на стороне потребителя.

Первичная обмотка распределительного трансформатора намотана эмалированным медным или алюминиевым проводом. Толстая лента из алюминия и меди используется для изготовления вторичной обмотки трансформатора, которая представляет собой обмотку высокого тока и низкого напряжения. Бумага, пропитанная смолой, и масло используются для изоляции.

Масло в трансформаторе используется для

Охлаждение
Изоляция обмоток
Защита от влаги

Различные типы распределительных трансформаторов подразделяются на следующие категории и показаны на рисунке ниже

Место установки
Тип изоляции
Характер поставки

Распределительный трансформатор менее 33 кВ используется в промышленности, а 440, 220 В — в быту.Он меньше по размеру, прост в установке, имеет низкие магнитные потери и не всегда полностью загружен.

Так как он не работает при постоянной нагрузке в течение 24 часов, так как днем его нагрузка находится на пике, а в ночное время он загружен очень слабо, поэтому эффективность зависит от цикла нагрузки и рассчитывается как эффективность на весь день. Распределительные трансформаторы рассчитаны на максимальный КПД от 60 до 70%

Использование распределительного трансформатора

Применяется в насосных станциях с уровнем напряжения ниже 33 кВ
Электроснабжение ВЛ железных дорог электрифицированных АС
В городских районах многие дома питаются от однофазного распределительного трансформатора, а в сельской местности может быть возможно, что одному дому потребуется один трансформатор в зависимости от нагрузки.
Множественные распределительные трансформаторы используются в промышленных и коммерческих помещениях.
Используется в ветряных электростанциях, где электроэнергия вырабатывается ветряными мельницами. Там он используется как коллектор для подключения подстанций, удаленных от ветроэнергетической системы.

Измерительный трансформатор

Трансформатор тока

Первичная обмотка трансформатора тока подключена последовательно к основному источнику питания и различным измерительным приборам, таким как амперметр, вольтметр, ваттметр или катушка защитного реле. У них есть точный коэффициент тока и фазовое соотношение, что позволяет измерить точность измерения на вторичной стороне. Термин соотношение имеет большое значение в компьютерной томографии.

Например, если его соотношение составляет 2000: 5, это означает, что трансформатор тока имеет выходную мощность 5 ампер, когда входной ток составляет 2000 ампер на первичной стороне.Точность трансформатора тока зависит от многих факторов, таких как нагрузка, нагрузка, температура, изменение фазы, номинальные характеристики, насыщение и т. Д.

В трансформаторе тока полный первичный ток представляет собой векторную сумму тока возбуждения и тока, равную реверс вторичного тока, умноженный на коэффициент трансформации.

Где,
I _p — первичный ток
I _с — вторичный или обратный ток
I ₀ — ток возбуждения
K _T — передаточное число

Трансформатор потенциала

Трансформатор напряжения также называют трансформатором напряжения.Первичная обмотка подключена к высоковольтной линии, напряжение которой должно быть измерено, а все измерительные приборы и счетчики подключены к вторичной обмотке трансформатора.

Основная функция трансформатора потенциала — понизить уровень напряжения до безопасного предела или значения. Первичная обмотка трансформатора напряжения заземлена в качестве точки безопасности.

Например, отношение напряжения первичной обмотки к вторичной задается как 500: 120, это означает, что выходное напряжение составляет 120 В, когда 500 В подается на первичную обмотку.Различные типы трансформаторов напряжения показаны ниже на рисунке

Электромагнитный (трансформатор проволочный)
Конденсатор (конденсаторный трансформатор напряжения CVT использует конденсаторный делитель напряжения)
Оптический (работает над электрическими свойствами оптических материалов)

Ошибка напряжения в процентах определяется уравнением, приведенным ниже

Однофазный трансформатор

Однофазный трансформатор — это статическое устройство, работающее по принципу закона взаимной индукции Фарадея.При постоянном уровне частоты и изменении уровня напряжения трансформатор передает мощность переменного тока из одной цепи в другую. В трансформаторе есть два типа обмоток. Обмотка, на которую подается питание переменного тока, называется первичной обмоткой, а во вторичной обмотке подключена нагрузка.

Трехфазный трансформатор

Если взять три однофазных трансформатора и соединить их вместе со всеми тремя первичными обмотками, соединенными друг с другом как одна, а все три вторичные обмотки связаны друг с другом, образуя одну вторичную обмотку, то говорят, что трансформатор ведет себя как трехфазный трансформатор, то есть группа из трех однофазных трансформаторов, соединенных вместе, которые действуют как трехфазный трансформатор.

Трехфазный источник питания в основном используется для производства, передачи и распределения электроэнергии в промышленных целях. Менее затратно собрать три однофазных трансформатора для образования трехфазного трансформатора, чем купить один одиночный трехфазный трансформатор. Подключение трехфазного трансформатора может быть выполнено по схеме звезда (звезда) и треугольник (сетка).

Соединение первичной и вторичной обмоток может выполняться различными комбинациями, показанными ниже

Первичная обмотка	Вторичная обмотка
Звездочка (звезда)	Звездочка
Дельта (сетка)	Дельта
Звезда	Дельта
Дельта	Звезда

Комбинация первичной обмотки и вторичной обмотки выполняется по схеме звезда-звезда, треугольник-треугольник, звезда-треугольник и треугольник.

Что такое регулирование напряжения трансформатора? Примеры и применение

Регулирование напряжения трансформатора — формулы и примеры

Что такое регулирование напряжения?

Регулировка напряжения трансформатора — это отношение разницы между выходным напряжением холостого хода трансформатора и выходным напряжением полной нагрузки к выходному напряжению полной нагрузки, выраженное в процентах (%).

Другими словами, регулировка напряжения трансформатора — это мера подачи постоянного выходного напряжения при различных токах нагрузки.

Простыми словами, изменение величины входного и выходного напряжения трансформатора известно как регулирование напряжения. то есть изменение напряжения на клеммах вторичной обмотки трансформатора от холостого хода до полной нагрузки, связанное с напряжением холостого хода, известно как «регулирование напряжения».

Математически регулирование напряжения выражается следующей формулой.

Регулировка напряжения первичной обмотки трансформатора

Где:

E ₁ = Напряжение первичной обмотки без нагрузки
В ₁ = Напряжение первичной обмотки при полной нагрузке
E ₂ = Напряжение на клеммах вторичной обмотки без нагрузки
В ₂ = Напряжение на клеммах вторичной обмотки при полной нагрузке

A Трансформатор обычно обеспечивает более высокое выходное напряжение без нагрузки, чем когда трансформатор полностью нагружен в соответствии с номинальной мощностью, указанной на паспортной табличке трансформатора.Другими словами, под нагрузкой выходное напряжение трансформатора немного падает.

Силовой трансформатор должен обеспечивать постоянное выходное напряжение (в идеале, поскольку это невозможно в реальности). Таким образом, это лучший вариант — иметь как можно меньше колебаний выходного напряжения при разных токах нагрузки. В этом сценарии регулирование напряжения показывает, насколько трансформатор может обеспечивать постоянное вторичное напряжение с различными нагрузками, подключенными к выходу трансформатора.

Следующая базовая схема трансформатора и ее решенный пример поясняют концепцию регулирования напряжения трансформатора.

В первом сценарии, предположим, что к вторичной обмотке трансформатора не подключена нагрузка. В этом случае разомкнутой цепи:

Ток нагрузки не протекает из-за разомкнутой цепи.
Когда ток нагрузки не течет, на резисторе и катушках индуктивности нет падения напряжения и реактивных падений.
Падения напряжения на первичных клеммах незначительны.

Во втором сценарии трансформатор загружен, т.е. нагрузка подключена к клеммам вторичной обмотки трансформатора.В случае нагруженной цепи:

Ток нагрузки протекает из-за замкнутой цепи и нагрузки, подключенной к вторичным клеммам.
Ток нагрузки протекает через нагрузку, поэтому на резисторах и индукторах должны быть падения напряжения.
Таким образом, среднее значение стабилизации напряжения больше, чем у трансформатора без нагрузки.

Для лучшей производительности регулировка напряжения должна быть низкой (идеальный ноль), т.е. чем выше регулировка напряжения, тем хуже будет КПД и рабочие характеристики трансформатора.

Из приведенной выше схемы и пояснения делаются следующие два вывода:

В трансформаторе значение первичного напряжения всегда больше, чем наведенная ЭДС в первичных обмотках.

В ₁> E ₁

В трансформаторе значение вторичного напряжения на клеммах без нагрузки всегда больше, чем вторичное напряжение на клеммах при полной нагрузке.

E ₂> V ₂

На основании информации, приведенной выше на указанной принципиальной схеме, можно составить следующие два уравнения:

V ₁ = I ₁ R ₁ Cosθ ₁ + I ₁ X ₁ Sinθ ₁ + E ₁
E ₂ = I ₂ R ₂ Cosθ ₂ + I ₂ X ₂ Sinθ ₂ + V ₂

Для различных нагрузок i.е. индуктивные и емкостные нагрузки и т. д., следующее выражение при вторичном напряжении без нагрузки.

Ниже приводится выражение вторичного напряжения холостого хода для различных типов нагрузок, например индуктивных и емкостных нагрузок и т. Д.

Регулирование напряжения для индуктивных нагрузок (коэффициент мощности с запаздыванием)

E ₂ = I ₂ R ₀₂ Cosθ ₂ + I ₂ X ₀₂ Sinθ ₂ + V ₂

E ₂ — V ₂ = I ₂ R ₀₂ Cosθ ₂ + I ₂ X ₀₂ Sinθ ₂

Регулировка напряжения трансформатора при отстающем коэффициенте мощности (индуктивная нагрузка):

Регулировка напряжения для емкостных нагрузок (опережающий коэффициент мощности)

E ₂ = I ₂ R ₀₂ Cosθ ₂ — I ₂ X ₀₂ Sinθ ₂ + V ₂

E ₂ — V ₂ = I ₂ R ₀₂ Cosθ ₂ — I ₂ X ₀₂ Sinθ ₂

Регулировка напряжения трансформатора с опережающим коэффициентом мощности (емкостная нагрузка):

Где:

(I ₂ R ₀₂ / E ₂) x 100 — это падение сопротивления в процентах
(I ₂ X ₀₂ / E ₂) x 100 — это падение реактивного сопротивления в процентах

Соответствующий пост: Уравнение ЭДС трансформатора

Примеры регулирования напряжения

Пример 1:

Предположим, трансформатор имеет напряжение холостого хода 240 вольт и напряжение полной нагрузки 230 вольт.Регулировка трансформатора рассчитывается следующим образом.

% стабилизации напряжения = [{(напряжение холостого хода — напряжение полной нагрузки) / напряжение полной нагрузки} x 100]

% стабилизации напряжения = [{(240V — 230V) / 230} x 100]

% стабилизации напряжения = 4.347%

Не доволен базовым примером, как указано выше, давайте немного усложним следующее.

Пример 2:

Трансформатор 50 кВА имеет 200 витков и 40 витков на первичной и вторичной обмотках соответственно.Сопротивление на первичной и вторичной обмотках составляет 0,15 Ом и 0,005 Ом соответственно. Значения реактивных сопротивлений утечки на первичной и вторичной обмотках составляют 0,55 и 0,0175 Ом соответственно. Если напряжение питания на первичной стороне составляет 1100 В, рассчитайте:

Эквивалентный импеданс, передаваемый на первичные обмотки
Напряжение вторичной клеммы при полной нагрузке с запаздывающим коэффициентом мощности 0,8.
Регулировка напряжения

Решение:

Данные:

Первичное напряжение: 1100 В
Число витков первичной обмотки: 200
Число витков вторичной обмотки: 40
R ₁ = 0.15 Ом
R ₂ = 0,005 Ом
X ₁ = 0,55 Ом
X ₂ = 0,0175 Ом
Коэффициент мощности = Cos θ = 0,8 Запаздывание

(1)

Поворот соотношение = K = N ₂ / N ₁ = 40/200 = 1/5

R ₀₁ = R ₁ + R ₂ / K ² = 0,15 Ом + 0,005 Ом / (1/5) ² = 0,275 Ом

X ₀₁ = X ₁ + X ₂ / K ² = 0.55 Ом + 0,0175 Ом / (1/5) ² = 0,987 Ом

Z ₀₁ = 0,275 + j 0,987 = 1,025 ∠74,43 ^o

Z ₀₂ = K ² Z ₀₁ = (1/5) ² (0,275 + j 0,987) = (0,011 + j 0,039)

(2)

Вторичное напряжение холостого хода = KV ₁ = (1/5) × 1100 В = 220 В

Вторичный ток: I ₂ = 50 x10 ³/220 В = 227,27 А… (I = P / V = 50 кВА / 220 В)

I ₂ = 227.27 A

Падение напряжения при полной нагрузке относительно вторичной

= I ₂ (R ₀₂ Cos θ + X ₀₂ Sin θ)

= 227,27 A (0,011 × 0,8 — 0,039 × 0,6) = — 3,32 В

Напряжение вторичной клеммы под нагрузкой = 220 В — 3,32 В = 216,68 В

Вторичное напряжение при полной нагрузке: 216,68 В

(3)

% Регулировка = 3,32 В × 100/220 = 1,51

или

Стабилизация напряжения:

% Стабилизация напряжения = (В _{Без нагрузки} — В _{Полная нагрузка} / В _{Полная нагрузка}) x 100

= (220 В — 216.68 В / 216,68 В) x 100 = 1,53

% Регулировка напряжения = 1,53

Регулирование нулевого напряжения трансформатора

Регулирование нулевого напряжения означает, что «напряжение холостого хода» и «напряжение полной нагрузки» трансформатора равны, т. Е. между ними нет разницы. Регулировка нулевого напряжения указывает на максимально возможную производительность трансформатора, которая возможна только в теоретическом и идеальном трансформаторе.

Помимо теории, чем ниже процент регулирования напряжения, тем более стабильным и постоянным будет вторичное напряжение на клеммах нагрузки с лучшим регулированием.

Приложения с плохим регулированием

В некоторых приложениях требуется плохое регулирование напряжения трансформатора, например, в «газоразрядной лампе». В этом случае требуется повышающий трансформатор для обеспечения высокого напряжения на начальном этапе для зажигания лампы, а затем для снижения уровня напряжения после зажигания, и ток начинает течь в цепи разрядного освещения. Этот процесс может быть хорошо выполнен с помощью повышающего трансформатора с плохой стабилизацией (высокий% регулирования напряжения).

Аналогичным образом, плохое регулирование напряжения необходимо в аппаратах для дуговой сварки, которые фактически являются понижающим трансформатором, обеспечивающим низкое напряжение и большой ток для процесса дуговой сварки.

Полезно знать: Регулирование высокого% напряжения означает плохое регулирование или плохую работу.

Как улучшить регулирование трансформатора?

Устройство, известное как феррорезонансный трансформатор (комбинация трансформатора и резонансного контура LC), используется для улучшения регулирования трансформатора (т.е.е. уменьшить процент регулирования напряжения трансформатора). Железный сердечник феррорезонансного трансформатора заполнен магнитным потоком (магнитными линиями) на протяжении большей части цикла переменного тока. Таким образом, первичный ток трансформатора и колебания напряжения питания мало влияют на плотность магнитного потока сердечника трансформатора. Это означает, что на выходе вторичных клемм трансформатора почти постоянное напряжение, на которое не влияют сильные колебания напряжения питания первичных обмоток трансформатора.

Похожие сообщения:

Понимание регуляторов напряжения | Статьи

T&D Guardian

Заявка

Поскольку изменение напряжения, вызванное одним переключением ответвлений, составляет 0,625% при 120 В или 0,75 В, для правильной работы требуется настройка полосы пропускания. Возможные настройки полосы пропускания на регуляторе напряжения определяются размером шага регулятора, потому что меньший шаг вызовет чрезмерное переключение отводов, когда устройство ищет номинальное напряжение (это называется «поиском»).

Одношаговая полоса пропускания нецелесообразна, потому что любое небольшое увеличение размера шага — например, из-за увеличения напряжения возбуждения — также приводит к скачку. Таким образом, наименьшая практическая ширина полосы несколько больше, чем одно- или двухступенчатый диапазон напряжения. Для регуляторов с шагом 0,625% полоса пропускания будет 1,5% или +/- 0,75 В.

Многие колебания напряжения в системе исправляются сами собой. Пример: когда двигатель запускается, он потребляет большой ток, который вызывает падение напряжения; однако по мере того, как двигатель набирает скорость, ток уменьшается, а напряжение увеличивается.Чтобы регулятор не «преследовал» этот тип колебаний, в систему управления вводится временная задержка, которая позволяет регулятору «ждать и наблюдать», прежде чем инициировать переключение ответвлений. Для большей гибкости время задержки регулируется с шагом 10 секунд от 10 до 180 секунд.

Как правило, регуляторы располагаются как можно ближе к центру нагрузки. Чем дальше от нагрузки, тем большее падение напряжения может возникнуть между регулятором и нагрузкой.Но из практических соображений может потребоваться, чтобы регулятор располагался на некотором расстоянии от нагрузки. В этом случае необходимо добавить в схему управления компенсатор падения напряжения для компенсации падения напряжения. С помощью компенсатора падения напряжения в линии регулятор сводит к минимуму влияние падения сопротивления и реактивного сопротивления в линии и улучшает напряжение в центре нагрузки. Также получают среднее напряжение в других точках распределительной линии.

Обратите внимание, что падение напряжения зависит от тока нагрузки; поэтому регулятор должен уметь измерять ток и оценивать соответствующее падение напряжения.Помимо трансформатора тока, в схему компенсатора управления регулятором добавлены резистор и реактор. Эти два элемента схемы являются переменными и настраиваются для обеспечения необходимых значений для каждого отдельного приложения.

Объяснение испытания сопротивления обмотки трансформатора

Это руководство представляет собой введение в методы и процедуры испытания сопротивления обмотки трансформатора. Фото: TestGuy

Измерение сопротивления обмотки — важный диагностический инструмент для оценки возможных повреждений трансформаторов в результате плохой конструкции, сборки, обращения, неблагоприятных условий окружающей среды, перегрузки или плохого обслуживания.

Основная цель этого испытания — проверить большие различия между обмотками и обрыв в соединениях. Измерение сопротивления обмоток трансформатора гарантирует, что каждая цепь подключена правильно и все соединения герметичны.

Сопротивление обмотки трансформаторов изменится из-за короткого замыкания витков, ослабленных соединений или ухудшения контактов в переключателях ответвлений. Независимо от конфигурации, измерения сопротивления обычно производятся между фазами, и показания сравниваются друг с другом, чтобы определить, приемлемы ли они.

Измерение сопротивления обмотки трансформатора получается путем пропускания известного постоянного тока через тестируемую обмотку и измерения падения напряжения на каждой клемме (закон Ома). Современное испытательное оборудование для этих целей использует мост Кельвина для достижения результатов; Вы можете представить себе набор для измерения сопротивления обмоток как очень большой омметр с низким сопротивлением (DLRO).

Содержание руководства

Будьте осторожны при тестировании

Перед проведением испытания сопротивления обмотки трансформатора важно, чтобы соблюдал все предупреждения по технике безопасности и принимал соответствующие меры.Убедитесь, что все тестируемое оборудование правильно заземлено, и относитесь ко всему высоковольтному силовому оборудованию как к находящемуся под напряжением, пока не будет доказано обратное с помощью соответствующих процедур блокировки / маркировки.

Во время испытания важно не отключать провода тока или напряжения, пока ток все еще течет через трансформатор. Это приведет к возникновению чрезвычайно высокого напряжения в точке обрыва тока, что может привести к возникновению смертельного напряжения.

Подключение тестового набора

Оборудование для испытания сопротивления обмотки доступно в различных стилях в зависимости от конкретных приложений.Испытательный комплект, используемый для силового трансформатора, будет сильно отличаться от комплекта, разработанного для небольших измерительных трансформаторов. Независимо от типа, измерители сопротивления обмоток всегда оснащены токовым выходом, измерителем напряжения и измерителем сопротивления. Фото: Testguy

Как первичные, так и вторичные выводы трансформатора должны быть изолированы от внешних подключений, а измерения должны выполняться на каждой фазе всех обмоток. Подключение испытательного оборудования производить в следующем порядке:

Заземление Убедитесь, что трансформатор сначала заземлен непосредственно на землю местной станции, а затем подключите заземление испытательного комплекта.
Принадлежности Подключайте любые необходимые принадлежности, например пульты дистанционного управления, сигнальный маяк, ПК и т. Д.
Измерительные провода Отключив измерительные провода от тестируемого устройства, подключите провода тока и напряжения к испытательному комплекту и проверьте герметичность всех соединений.
Подключение к трансформатору Для каждой конфигурации трансформатора требуются разные тестовые соединения, некоторые примеры приведены в следующем разделе.Следует проявлять особую осторожность, чтобы не допустил выпадения проводов во время тестирования или подключения проводов друг к другу или слишком близко друг к другу. Выводы напряжения всегда должны быть размещены внутри (между) токоподводами и трансформатором.
Входная мощность Подключите испытательный комплект. Перед выполнением этого подключения убедитесь, что заземление источника питания имеет путь с низким импедансом к заземлению местной станции.

Подключение к тестируемому трансформатору

Для однофазных и простых конфигураций Delta-Wye можно использовать следующие соединения.Имейте в виду, что каждая конфигурация трансформатора отличается, и ваша конкретная настройка может не применяться к тому, что показано ниже. Для получения дополнительной информации обратитесь к руководству пользователя, прилагаемому к вашему испытательному комплекту.

Пример однофазного трансформатора

Соединения для проверки сопротивления обмотки трансформатора — одиночная обмотка. Фото: TestGuy

Пример трехфазной обмотки треугольником

Соединения для проверки сопротивления обмотки трансформатора — трехфазная обмотка треугольником. Фото: TestGuy

№ испытания	I +	И-	V1 +	V1-	V2 +	В2-
A-фаза	h2	h3	h2	h3	–	–
B-фаза	h3	h4	h3	h4	–	–
C-фаза	h4	h2	h4	h2	–	–

Пример трехфазной вторичной обмотки звездой

Соединения для проверки сопротивления обмотки трансформатора — трехфазная обмотка звездой.Фото: TestGuy

Тест №	I +	И-	V1 +	V1-	V2 +	В2-
A-фаза	Х1	X0	Х1	X0	–	–
B-фаза	X2	X0	X2	X0	–	–
C-фаза	X3	X0	X3	X0	–	–

Пример испытания двойной обмотки (однофазный)

Чтобы сэкономить время при испытании двухобмоточных трансформаторов, можно одновременно проверять первичную и вторичную обмотки, используя соединения, показанные ниже:

Соединения для проверки сопротивления обмотки трансформатора — двойная обмотка.Фото: TestGuy

Тест №	I +	Джемпер	И-	V1 +	V1-	V2 +	В2-
1	h2	h3-X1	X3	h2	h3	Х1	X2

Пример испытания двойной обмотки (трехфазный)

Соединения для проверки сопротивления двух обмоток трехфазного трансформатора.Фото: TestGuy

Тест №	I +	Джемпер	И-	V1 +	V1-	V2 +	В2-
A-фаза	h2	h3-X1	X0	h2	h3	Х1	X0
Фаза B	h3	h4-X2	X0	h3	h4	X2	X0
C-фаза	h4	h2-X3	X0	h4	h2	X3	X0

Для уменьшения времени насыщения сердечника перемычка, используемая для соединения обеих обмоток, должна быть подключена к противоположным полярностям трансформатора.Если положительный вывод для тока подключен к положительному выводу первичной обмотки, испытательный ток возбуждения от первичной обмотки h3 перескочит на положительный вывод вторичной обмотки X1.

Примечание: Если сопротивление между двумя обмотками больше, чем в 10 раз, может быть желательно получить более точные показания, протестировав каждую обмотку отдельно.

Пример трансформатора тока

Соединения для проверки сопротивления обмотки трансформатора тока.Фото: TestGuy

Измерение сопротивления обмотки

При измерении сопротивления обмотки следует наблюдать и записывать значение , как только значение сопротивления стабилизируется . Значения сопротивления сначала будут «дрейфовать» из-за индуктивности трансформатора, которая чаще встречается в больших обмотках, соединенных треугольником.

Для небольших трансформаторов дрейф длится всего несколько секунд; для однофазных высоковольтных трансформаторов дрейф может длиться менее минуты; для больших трансформаторов необходимое время дрейфа может составлять пару минут и более.Любое изменение тока приведет к изменению значения сопротивления.

Сопротивление обмотки устройства переключения ответвлений

Многие силовые и распределительные трансформаторы оснащены переключателями ответвлений для увеличения или уменьшения коэффициента передачи в зависимости от напряжения питания. Поскольку изменение передаточного числа связано с механическим перемещением из одного положения в другое, каждый отвод следует проверять во время испытания сопротивления обмотки.

Во время планового технического обслуживания не всегда возможно проверить каждый отвод из-за ограничений по времени или других факторов.В таких случаях допустимо измерять сопротивление каждой обмотки только в обозначенном положении отвода.

Для ответвлений «без нагрузки» трансформатор должен разряжаться между переключениями ответвлений. Переключатели ответвлений и регуляторы напряжения «под нагрузкой» могут работать с включенным испытательным комплектом при переключении от ответвления к ответвлению, это не только экономит время, но также позволяет проверить функцию включения перед отключением переключателя ответвлений.

Результаты тестов

Интерпретация результатов сопротивления обмотки обычно основана на сравнении каждого значения сопротивления с каждой соседней обмоткой на одном отводе.Если все показания находятся в пределах одного процента друг от друга, образец считается выдержавшим испытание.

Можно также проводить сравнения с исходными данными испытаний, измеренными на заводе, с использованием значений с поправкой на температуру, имея в виду, что испытания сопротивления в полевых условиях не предназначены для дублирования протокола испытаний производителя, который, скорее всего, проводился в контролируемой среде на заводе. время изготовления.

Образец данных испытаний

В зависимости от размера тестируемой обмотки трансформатора показания сопротивления выражаются в омах, миллиомах или микромомах.В таблице ниже показано, как можно записать данные испытаний для простого трехфазного трансформатора 13,200–208 / 120 В с тремя положениями переключателя ответвлений без напряжения.

ОБМОТКИ	ПОЛОЖЕНИЕ ОТВЕРСТИЯ	СОПРОТИВЛЕНИЕ (МИЛЛИОМОВ)
h2-h3	1	750,3
h3-h4	1	749,8
h4-h2	1	748.5
h2-h3	2	731,8
h3-h4	2	731,4
h4-h2	2	729,4
h2-h3	3	714,6
h3-h4	3	714,3
h4-h2	3	712.3
X1-X0	НЕТ	0,3550
X2-X0	НЕТ	0,3688
X3-X0	НЕТ	0,3900

Температурная коррекция

Поскольку сопротивление зависит от температуры, при сравнении результатов для данных трендов необходимо использовать скорректированные значения. Очень важно оценить температуру обмотки во время измерения.

Если трансформатор имеет датчик температуры обмотки, используйте эти показания, в противном случае предполагается, что температура обмотки такая же, как и температура масла. Если трансформатор измеряется без масла, температура обмотки обычно принимается такой же, как температура окружающего воздуха.

Измеренное сопротивление следует скорректировать на обычную температуру, такую как 75 ° C или 85 ° C, по следующей формуле:

где:

R _C — скорректированное сопротивление
R _M — измеренное сопротивление
C _F — поправочный коэффициент для меди (234.5) или алюминиевые (225) обмотки
C _T скорректированная температура (75 C или 85 C)
W _T — температура обмотки (C) во время испытания

Размагничивание трансформатора

После завершения всех испытаний выполните операцию размагничивания трансформатора. Этот шаг важен для бесперебойной работы трансформатора при вводе в эксплуатацию.

Размагничивание трансформатора устраняет остаточный магнитный поток, вызванный пропусканием поляризованного постоянного тока через обмотки во время испытания сопротивления.Фото: Викимедиа.

Если операция размагничивания не выполняется, избыточный остаточный магнитный поток в сердечнике трансформатора может вызвать большие пусковые токи на первичной стороне, которые могут привести к срабатыванию защитных реле. Размагничивание трансформатора достигается пропусканием нескольких циклов пониженного тока через обмотку как в положительном, так и в отрицательном направлении (переменный постоянный ток).

Размагничивание необходимо выполнять только на одной обмотке после завершения всех испытаний сопротивления.При использовании современных испытательных комплектов с функцией размагничивания рекомендуется подключать провода как тока, так и напряжения к обмотке на стороне высокого напряжения для процесса размагничивания.

Для трансформаторов тока выполните испытание на насыщение, чтобы размагнитить ТТ после завершения всех испытаний сопротивления обмоток.

Список литературы

, относящаяся к первичной и вторичной стороне

Все трансформаторы имеют сопротивление обмотки, сердечник с конечной магнитной проницаемостью, потоком утечки, гистерезисом и потерями на вихревые токи и поэтому не идеальны. Их можно представить в виде эквивалентной схемы, которая позволяет нам анализировать трансформатор.

Характеристики неидеального трансформатора

Неидеальный трансформатор показан на рисунке 1. Его можно описать следующими характеристиками:

1.Существует утечка магнитного потока, что означает, что не весь магнитный поток, создаваемый одной обмоткой, будет связывать другую обмотку.

2. Первичная и вторичная обмотки имеют сопротивления, что означает, что приложенное напряжение (напряжение источника) v ₁ НЕ совпадает с наведенным первичным напряжением e ₁; то есть v ₁ ≠ e ₁. Аналогично v ₂ ≠ e ₂.

3. Магнитный сердечник НЕ обладает идеальной проницаемостью, что означает, что для его намагничивания требуется конечная ммс.

4. Поскольку поток в магнитопроводе переменный, существуют гистерезисные, а также потери на вихревые токи, которые в совокупности называются потерями в сердечнике или железе.

Эквивалентная схема трансформатора

При выводе эквивалентной схемы для двухобмоточного трансформатора, показанного на рисунке 1, необходимо смоделировать характеристики реального трансформатора, описанные ранее.

Рассмотрим первичный контур. Уравнение напряжения вокруг контура может быть записано как

\ [\ begin {matrix} {{\ nu} _ {1}} = {{R} _ {1}} {{i} _ {1}} + { {N} _ {1}} \ frac {d {{\ lambda} _ {1}}} {dt} = {{R} _ {1}} {{i} _ {1}} + {{N} _ {1}} \ frac {d {{\ phi} _ {1}}} {dt} & {} & (1) \\\ end {matrix} \]

Были

R ₁ = Сопротивление первичной обмотки

N ₁ = количество витков первичной обмотки

Поток первичной обмотки ϕ ₁ может быть выражен как сумма взаимного потока ϕ _м и потока утечки первичной обмотки ϕ ₁₁:

$ \ begin {matrix} {{\ phi} _ {1}} = {{\ phi} _ {m}} + {{\ phi} _ {11}} & {} & (2) \\\ конец {матрица} $

Рис.1: Фактический трансформатор

Таким образом, уравнение (1) сводится к

\ [\ begin {matrix} {{\ nu} _ {1}} = {{R} _ {1}} {{i} _ { 1}} + {{N} _ {1}} \ frac {d {{\ phi} _ {11}}} {dt} + {{N} _ {1}} \ frac {d {{\ phi} _ {m}}} {dt} & {} & (3) \\\ end {matrix} \]

Поскольку поток утечки является линейной функцией первичного тока i ₁, второй член справа -сторонняя часть уравнения (3) может быть выражена через индуктивность первичной обмотки. Таким образом,

\ [\ begin {matrix} {{\ nu} _ {1}} = {{R} _ {1}} {{i} _ {1}} + {{L} _ {1}} \ frac {d {{i} _ {1}}} {dt} + {{N} _ {1}} \ frac {d {{\ phi} _ {m}}} {dt} & {} & ( 4) \\\ end {matrix} \]

Далее рассматривается вторичная цепь.Из рис. 1 уравнение напряжения во вторичной обмотке можно записать следующим образом:

\ [\ begin {matrix} {{\ nu} _ {2}} = — {{R} _ {2}} {{i } _ {2}} + {{N} _ {2}} \ frac {d {{\ lambda} _ {2}}} {dt} = — {{R} _ {2}} {{i} _ {2}} + {{N} _ {2}} \ frac {d {{\ phi} _ {2}}} {dt} & {} & (5) \\\ end {matrix} \]

С точки зрения направления потока вторичный поток может быть представлен разницей между взаимным потоком и вторичным потоком утечки:

\ [\ begin {matrix} {{\ phi} _ {2}} = {{\ phi} _ {m}} — {{\ phi} _ {12}} & {} & (6) \\\ end {matrix} \]

Подставляя уравнение (6) в (5), получаем

\ [\ begin { матрица} {{\ nu} _ {2}} = — {{R} _ {2}} {{i} _ {2}} — {{N} _ {2}} \ frac {d {{\ phi } _ {12}}} {dt} + {{N} _ {2}} \ frac {d {{\ phi} _ {m}}} {dt} & {} & (7) \\\ end { matrix} \]

Аналогично, поток утечки является линейной функцией вторичного тока i ₂ .Таким образом, уравнение (7) может быть записано с использованием индуктивности вторичной обмотки как:

\ [\ begin {matrix} {{\ nu} _ {2}} = — {{R} _ {2}} {{{ i} _ {2}} — {{L} _ {2}} \ frac {d {{i} _ {2}}} {dt} + {{N} _ {2}} \ frac {d {{ \ phi} _ {m}}} {dt} & {} & \ left (8 \ right) \\\ end {matrix} \]

В уравнениях (4) и (8) последние члены представляют индуцированные напряжения на первичной и вторичной обмотках соответственно; то есть

\ [\ begin {matrix} {{e} _ {1}} = {{N} _ {1}} \ frac {d {{\ phi} _ {m}}} {dt} & {} & \ left (9 \ right) \\\ end {matrix} \]

\ [\ begin {matrix} {{e} _ {2}} = {{N} _ {2}} \ frac { d {{\ phi} _ {m}}} {dt} & {} & \ left (10 \ right) \\\ end {matrix} \]

Разделив уравнение (9) на (10), получим отношение напряжений :

\ [\ begin {matrix} \ frac {{{e} _ {1}}} {{{e} _ {2}}} = \ frac {{{N} _ {1}}} {{ {N} _ {2}}} = a & {} & \ left (11 \ right) \\\ end {matrix} \]

На рис. 2 показана эквивалентная схема двухобмоточного трансформатора на рис.1. Элементы схемы, которые используются для моделирования намагниченности сердечника и потерь в сердечнике, могут быть добавлены либо к первичной, либо к вторичной стороне. На рисунке 2 катушка индуктивности L _m1, представляющая намагниченность сердечника, и резистор R _c1, представляющий потери сердечника (гистерезис и потери на вихревые токи), подключены параллельно и расположены на первичной стороне эквивалентной схемы трансформатора.

Связанные с сердечником элементы схемы R _c1 и L _m1 обычно определяются при номинальном напряжении и относятся к первичной стороне на рис.2. Предполагается, что они остаются практически постоянными, когда трансформатор работает в номинальных или близких к ним условиях.

Эквивалентная схема трансформатора в векторной форме

В векторной форме эквивалентная схема трансформатора имеет форму, показанную на рисунке 3. Реактивные сопротивления вычисляются путем умножения индуктивностей на радианную частоту $ \ omega = 2 \ pi f $, где f — частота. Отношение витков a = N ₁ / N ₂ приблизительно равно соотношению напряжений V ₁ / V ₂, отношению номинального первичного напряжения к номинальному вторичному напряжению, предоставленному производителем.

Рис.2: Эквивалентная схема трансформатора

Рис.3: Эквивалентная схема трансформатора в векторной форме

Векторная диаграмма для нагрузки с отстающим коэффициентом мощности (индуктивной), подключенной ко вторичной обмотке трансформатора, показанного на Рис. показан на рис.4.

Используется следующая запись:

\ [\ begin {array} {* {35} {l}} {{\ text {E}} _ {\ text {1}}} = \ text {} primary \ text {} индуцированное \ text {} напряжение \\ {{\ text {E}} _ {\ text {2}}} = \ text {} вторичное \ text {} индуцированное \ text {} напряжение \\ {{\ text {V}} _ {\ text {1}}} = \ text {} первичный \ text {} терминал \ text {} напряжение ~~~~~~~~~~~~~~~~~~ \\ { {\ text {V}} _ {\ text {2}}} = \ text {} вторичный \ text {} терминал, \ text {} напряжение \\ \ begin {align} & {{\ text {I}} _ {\ text {1}}} = ~ основной \ text {} текущий \\ & {{\ text {I}} _ {\ text {1}}} = ~ Дополнительный \ text {} текущий \\\ end {align } \\ {{\ text {I}} _ {\ text {e}}} = \ text {} возбуждение \ text {} текущее \\ {{\ text {I}} _ {\ text {m}}} , \ text {} {{X} _ {m}} = \ text {} намагничивание \ text {} текущее \ text {} и \ text {} реактивное сопротивление \\ {{\ text {I}} _ {\ text { c}}}, \ text {} {{R} _ {c}} = \ text {} current \ text {} и \ text {} сопротивление \ text {}, представляющее \ text {} core \ text {} loss \ \ ~~~ {{R} _ {1}} = \ text {} сопротивление \ text {} из \ text {} \ text {} первичной \ text {} обмотки \\ ~~~~ {{R} _ {2}} = \ text {} сопротивление \ text {} из \ t ext {} \ text {} вторичная \ text {} обмотка \\ ~~~~ {{X} _ {1}} = \ text {} первичная \ text {} утечка \ text {} реактивное сопротивление \\ ~~~ ~ {{X} _ {2}} = \ text {} вторичная \ text {} утечка \ text {} реактивное сопротивление \\\ end {array} \]

Эквивалентная цепь трансформатора, относящаяся к первичной и вторичной сторонам

В схеме замещения трансформатора на рис.3, идеальный трансформатор можно переместить вправо или влево от эквивалентной схемы, если отнести все величины к первичной или вторичной обмотке соответственно, как показано на рисунке 5. Это почти всегда делается из-за большой простоты, которую он привносит в анализ трансформатора.

Рис.4: Схема эквивалентной цепи трансформатора

Рис.5 (a): Эквивалентная схема трансформатора относительно первичной стороны

Рис.5 (b): Эквивалентная схема трансформатора относительно вторичной стороны

Примерная эквивалентная схема трансформатора, относящаяся к первичной и вторичной стороне

Выведение примерных эквивалентных схем начинается со схем, показанных на рис.5. Все величины относятся к одной и той же стороне трансформатора, и идеальный трансформатор может не включаться в эквивалентную схему.

Первым шагом в процессе упрощения является перемещение ветви намагничивания шунта из середины Т-цепи либо к первичной, либо к вторичной клемме, как показано на рис. 6 (a) и (b). На этом этапе не учитывается падение напряжения на первичной или вторичной обмотке, вызванное током возбуждения. Падение напряжения, вызванное нагрузочной составляющей тока, конечно, все еще учитывается.{2}}} + {{X} _ {2}} $.
4. Следующим шагом в построении примерной эквивалентной схемы является полное удаление шунтирующей намагничивающей ветви. Таким образом, эквивалентная схема трансформатора сводится к простому эквивалентному последовательному сопротивлению, относящемуся к первичной или вторичной обмотке, как показано на рис. 6 c и d.
Рис.6: Примерная эквивалентная схема (c) и (d)
PPT — Transformers PowerPoint Presentation, free download
Transformers
Transformer An A.C. Устройство, используемое для преобразования переменного тока высокого напряжения с низким током в переменный ток низкого напряжения с высоким током и наоборот без изменения частоты Вкратце: 1. Передает электроэнергию из одной цепи в другую 2. Это происходит без изменения частоты 3. Это достигается за счет электромагнитной индукции 4. Две электрические цепи взаимно индуктивно влияют друг на друга.
Принцип действия Основан на принципе ВЗАИМНОЙ ИНДУКЦИИ. Согласно которому e.м.ф. индуцируется в катушке при изменении тока в соседней катушке.
Конструктивная деталь: Тип оболочки • Обмотки наматываются вокруг центральной ветви многослойного сердечника.
Тип сердечника • Обмотки намотаны вокруг двух сторон многослойного квадратного сердечника.
Трансформаторы в разрезе Примечание: проводники высокого напряжения имеют меньшее поперечное сечение, чем катушки низкого напряжения
Конструкция трансформатора из штамповок
Тип сердечника Рис. трансформатор с сердечником Рис. 2: Различные типы сердечников
Тип оболочки • Обмотки ВН и НН разделены на №секций • Где обмотка ВН лежит между двумя обмотками НН • В многослойных катушках утечку можно контролировать Рис: Многослойные обмотки
Вид трансформатора в разрезе
Трансформатор с расширителем и сапуном
Рабочий трансформатора 1. Когда ток в первичной катушке изменяется, приобретая переменный характер, создается изменяющееся магнитное поле 2. Это изменяющееся магнитное поле связывается с вторичной обмоткой через сердечник 3 из мягкого железа.Следовательно, магнитный поток, связанный с вторичной катушкой, изменяется. 4. Что вызывает ЭДС. во вторичном.
Идеальные трансформаторы • Поток нулевой утечки: — Потоки, создаваемые первичным и вторичным токами, ограничены внутри сердечника • Обмотки не имеют сопротивления: — Индуцированные напряжения равны приложенным напряжениям • Сердечник имеет бесконечную проницаемость — Сопротивление сердечник равен нулю — для установления магнитного потока требуется незначительный ток • Магнитопровод без потерь — без гистерезиса или вихревых токов
Идеальный трансформатор V1 — напряжение питания; I1- входной ток без нагрузки; V2- выходное напряжение; I2- выходной ток Im- ток намагничивания; E1-самоиндуцированная ЭДС; E2- взаимно индуцированная ЭДС
Уравнение ЭДС трансформатора • Разработано на борту / • См. Файл pdf: уравнение-ЭДС трансформатора
Фазорная диаграмма: Трансформатор без нагрузки
Трансформатор под нагрузкой при условии отсутствия падения напряжения в обмотке • На рис. Показана фазовая диаграмма трансформатора под нагрузкой при условии: • Отсутствие падения напряжения в обмотке • Равное количество.первичных и вторичных витков
Трансформатор под нагрузкой Рис. а: Идеальный трансформатор под нагрузкой Рис. б: Главный магнитный поток и поток рассеяния в трансформаторе
Фазовая диаграмма трансформатора с UPF-нагрузкой
Векторная диаграмма трансформатора с запаздывающей нагрузкой
Векторная диаграмма трансформатора с опережающей нагрузкой pf
Эквивалентная схема трансформатора Эквивалентная схема без нагрузки:
.