Transformátor (z latiny transformo – transformovat) je elektrický stroj sestávající ze sady indukčně vázaných vinutí na jakémkoli magnetickém obvodu nebo bez něj a určený k přeměně jednoho nebo více systémů střídavého proudu na jeden nebo více jiných střídavých proudů prostřednictvím elektromagnetické indukce. systémy bez změny frekvence střídavých systémů.
Transformátor provádí konverzi střídavého napětí a/nebo galvanickou izolaci v široké řadě aplikací – elektrická energie, elektronika a radiotechnika.
Konstrukčně se transformátor může skládat z jednoho (autotransformátor) nebo několika izolovaných drátových nebo páskových vinutí (cívek), pokrytých společným magnetickým tokem, navinutých zpravidla na magnetickém jádru (jádru) z feromagnetického měkkého magnetického materiálu.
Ideální transformační rovnice
Ideální transformátor je takový transformátor, který nemá žádné energetické ztráty v důsledku ohřevu vinutí a žádné únikové toky z vinutí. V ideálním transformátoru procházejí všechny siločáry všemi závity obou vinutí, a protože měnící se magnetické pole vytváří stejné emf v každém závitu, je celkové emf indukované ve vinutí úměrné celkovému počtu jeho závitů. Takový transformátor transformuje veškerou energii přicházející z primárního okruhu na magnetické pole a poté na energii sekundárního okruhu. V tomto případě se příchozí energie rovná přeměněné energii:
P1 je okamžitá hodnota výkonu dodávaného do transformátoru z primárního okruhu,
P2 je okamžitá hodnota výkonu přeměněného transformátorem vstupujícím do sekundárního okruhu.
Kombinací této rovnice s poměrem napětí na koncích vinutí získáme rovnici ideálního transformátoru:
Zjistíme tedy, že s rostoucím napětím na koncích sekundárního vinutí U2 klesá proud sekundárního obvodu I2.
Chcete-li převést odpor jednoho obvodu na odpor druhého, musíte hodnotu vynásobit druhou mocninou poměru.[10] Například odpor Z2 je připojen na konce sekundárního vinutí, jeho redukovaná hodnota k primárnímu okruhu bude . Toto pravidlo platí také pro sekundární okruh:
Návrh jednofázového transformátoru s elektroocelovým jádrem
Symboly transformátorů: jednofázové (1, 2, 3) a třífázové (4, 5, 6)
Transformační koeficient je poměr EMF vinutí rovný poměru počtu závitů vinutí. Přibližně lze transformační poměr považovat za rovný poměru efektivních hodnot napětí vinutí:
kde E1 a E2 jsou efektivní hodnoty EMF primárního a sekundárního vinutí;
w1 a w2 – počet závitů primárního a sekundárního vinutí;
Фm – hodnota amplitudy magnetického toku.
37. Polovodičové rezistory.
Polovodičový rezistor je polovodičová součástka se dvěma vývody, která využívá závislosti elektrického odporu polovodiče na napětí. Polovodičové rezistory používají polovodič rovnoměrně dopovaný nečistotami. Podle druhu nečistot je možné získat různé závislosti odporu na napětí.
Klasifikace a značky polovodičových rezistorů.
Typ rezistorů Označení
První dvě skupiny polovodičových rezistorů v souladu s touto klasifikací – lineární rezistory a varistory – mají elektrické charakteristiky, které jsou slabě závislé na vnějších faktorech: okolní teplota, vibrace, vlhkost, osvětlení atd. Zbývající skupiny polovodičových rezistorů naopak , se vyznačují silnou závislostí jejich elektrických charakteristik na vnějších faktorech. Vlastnosti termistorů tedy výrazně závisí na teplotě, vlastnosti fotorezistorů – na osvětlení a vlastnosti tenzometrů – na mechanickém namáhání.
Rezistory jsou prvky elektronických elektronických zařízení a mohou být použity jako samostatné komponenty nebo jako komponenty integrovaných obvodů.Jsou určeny k přerozdělování a regulaci elektrické energie mezi prvky obvodů. Princip činnosti rezistorů je založen na využití vlastnosti materiálů odolávat elektrickému proudu, který jimi protéká. Zvláštností rezistorů je, že se v nich elektrická energie přeměňuje na teplo, které se odvádí do okolí.
Transformační poměr transformátorů je poměr napětí vinutí vysokého napětí (VN) k napětí vinutí nízkého napětí (NN) naprázdno:
Kde: Kl – lineární poměr transformace napětí;
U1 – lineární napětí vinutí vn;
U2 – lineární napětí vinutí nn.
Při stanovení transformačního poměru homogenních transformátorů nebo fázového transformačního poměru třífázových
transformátorů lze poměr napětí přirovnat k poměru počtu závitů vinutí
kde: Kf – poměr fázových přeměn;
U1ph, U2ph – fázová napětí vinutí vn a nn;
WI,W2 – počet závitů vinutí VN a NN.
Při měření lineárního transformačního poměru třífázového transformátoru je rovnost poměru nejvyššího a nejnižšího lineárního napětí vinutí a podle toho i počtu závitů VN a NN zachována pouze tehdy, jsou-li spojovací skupiny těchto vinutí stejný.
Jsou-li primární a sekundární vinutí zapojeny stejným způsobem, například obě do hvězdy, obě do trojúhelníku a tak dále, jsou poměry fází a lineárních transformací navzájem stejné. Při různých schématech zapojení vinutí, například jedno do hvězdy a druhé do trojúhelníku, nejsou poměry lineární a fázové transformace stejné (v tomto případě se od sebe liší 3krát).
Transformační poměr je stanoven na všech větvích vinutí a pro všechny fáze. Tato měření kromě kontroly samotného transformačního poměru umožňují také kontrolu správné instalace napěťového spínače v příslušných fázích a také neporušenost vinutí.
Pro stanovení transformačního poměru se používá metoda dvou voltmetrů (obr. 2)
Obr.2 Stanovení transformačního poměru.
Ze strany vysokého napětí (VN) je přiváděno třífázové napětí 220 V a je měřeno napětí na sekundárním vinutí.
Pozornost! Napětí je přiváděno pouze do vinutí vn (A, B, C).
Výsledky měření jsou uvedeny v tabulce 2. Meze měření voltmetrem: PV1-250 V, PV2-15V.
Poznámka: V této práci má transformátor jednu polohu přepínače.
Transformační koeficient jednotlivých fází měřený na stejných větvích by se od sebe neměl lišit o více než 2 %.
2.4. Určení spojovací skupiny vinutí transformátoru.
Připojovací skupina vinutí transformátoru je zvláště důležitá pro jeho paralelní provoz s jinými transformátory.
Metoda dvou voltmetrů pro určení skupiny zapojení vinutí je běžná a dostupná. Metoda je založena na kombinaci vektorových diagramů primárního a sekundárního napětí, měření napětí mezi odpovídajícími svorkami a následném porovnání těchto napětí s podmíněným.
Chcete-li provést experiment, sestavte obvod znázorněný na obr. 3.
Obr.3 Určení spojovací skupiny vinutí transformátoru metodou dvou voltmetrů.
Vstupy A-a jsou vzájemně propojeny a na lineární vstupy vinutí VN A, B, C je přivedeno třífázové napětí 220 V. Toto napětí je měřeno voltmetrem PV1. PV voltmetr2 Měří se napětí mezi vstupy V-v, S-s, V-s, S-v. naměřená napětí jsou porovnána s konvenčním Ukonv. Podmíněné napětí je určeno vzorcem:
Kde ty2l – lineární napětí na vstupech nn vinutí při experimentu B.
Кл – lineární transformační poměr.
Kde tyl1 – lineární napětí přiváděné do vinutí vn během experimentu.
Výsledky měření skupiny sloučenin jsou uvedeny v tabulce 3
Výsledná napětí jsou porovnána s konvenčním napětím. Na základě porovnání a podle tabulky 4 je určena skupina zapojení vinutí transformátoru.
Porovnání na U vstupechkonv
Poznámka: M – méně, B – více, P – rovno.
2.5 Stanovení odporu vinutí transformátoru proti stejnosměrnému proudu.
Dané měření může odhalit následující charakteristické vady:
a) nekvalitní pájení a špatné kontakty ve vinutí a v zapojení vstupů;
b) přerušení jednoho nebo více paralelních vodičů ve vinutí.
V tomto případě se odpor vinutí měří můstkovou metodou – můstek P 353. Měření se provádí na všech větvích a na všech fázích. Pokud je nulový vodič (0) odstraněn, měření se provádí mezi fázovými svorkami a nulou. Pokud je vinutí zapojeno do „hvězdy“, lze určit fázový odpor /1/
Kde RAB, Rslunce, RAC – odpor na lineárních svorkách AB, BC, AC.
Získané hodnoty odporu různých fází pro jednu polohu spínače by se od sebe neměly lišit o více než 2%. Naměřená data by měla být uvedena v tabulce 5.
Všimněte si, že v této práci má transformátor jednu polohu přepínače.
Účel, konstrukce a provoz zařízení E236.
Zařízení E236 je určeno pro sledování technického stavu a zkoušení izolace při údržbě a opravách armatur automobilových a traktorových generátorů, startérů a stejnosměrných elektromotorů o jmenovitém napětí 12 a 24 V. Průměr zkoušených armatur je od 25 až 180 mm při napájení zařízení z jednofázového střídavého elektrického obvodu 220V. /2/
Obr.4 Pohled na přední panel zařízení E236
Strukturálně je zařízení stolní měřicí sestava, která má tlumivku, měřicí obvod a kontaktní zařízení.
Kontaktní zařízení s černým vodičem (levý) se používá při testování dielektrické pevnosti. Když stisknete rukojeť, tyč se potopí až na doraz, čímž se okruh uzavře. Ve volném stavu je obvod bez napětí.
S modrým vodičem (vpravo) se kontaktní zařízení používá k odstranění EMF indukovaného v kotvě z kolektoru a používá se při určování zkratovaných úseků a závitů, přerušení atd. Horní deska zařízení je pohyblivá a umožňuje nastavit v závislosti na rozteči a šířce kolektorových desek kotvy požadovaný rozměr mezi konci desek. V nepracovní poloze musí být obě kontaktní zařízení instalována na zadní stěně zařízení v držákech.
Obrázek 5 ukazuje schematické elektrické schéma zařízení.
Obr.5 Schématické schéma zařízení E236.
Tlumivka L1 má hlavní vinutí (1000 závitů drátu PEV-2 o průměru 0,4 mm) pro vytvoření magnetického toku v magnetickém jádru a testované kotvě a přídavné vinutí (1100 závitů drátu PEV-2 s průměr 0,2 mm). Indukční vinutí jsou napájena 220V. Hlavní vinutí induktoru má odbočku od 54 závitů, která napájí svítilnu HL2, která slouží k signalizaci zapnutého stavu zařízení. Pro ochranu napájecí sítě před přetížením a zkratem je v obvodu hlavního vinutí instalována pojistka F1.
Testování elektrické pevnosti izolace vinutí a jiných izolovaných částí se provádí tak, že se na ně aplikuje efektivní zkušební napětí 0,22 kV, frekvence 50 Hz, výkon 25 W, odstraněné z přídavného vinutí induktoru pomocí kontaktního zařízení A1.
Při poruše izolace se rozsvítí kontrolka HL1. Rezistor R1 spolu s kontrolkou HL1 poskytuje potřebné napájení testovacímu obvodu.
Princip činnosti zařízení při sledování technického stavu vinutí kotvy je založen na porovnání EMF, které se indukuje v úsecích vinutí kotvy vlivem magnetického toku vytvářeného induktorem.
Hodnota amplitudy EMF indukovaného ve vinutí kotvy se měří pomocí kontaktního zařízení A2 a zaznamenává pomocí indikátorového zařízení pmA, které je připojeno k detektoru špiček
vyrobeno na tranzistoru VT1 a kondenzátoru C1.
Pro zvýšení citlivosti obvodu je jako usměrňovací prvek špičkového detektoru použit přechod kolektor-báze tranzistoru VT1.
K ochraně indikačního zařízení před přetížením se používá dioda VD1 zapojená v propustném směru a rezistor R2, který nastavuje provozní proud diody.
Citlivost měřícího zařízení je regulována proměnným rezistorem R3.
Pozornost! Během testu izolace není dovoleno dotýkat se částí zkoušeného zařízení!
Postup pro kontrolu provozuschopnosti zařízení.
Vnější kontrolou se ujistěte, že nedošlo k žádnému vnějšímu poškození zařízení.
Nastavte přepínač do polohy „0“ a zapněte zařízení.
Umístěte spínač do polohy „1“ a rozsvítí se varovná kontrolka „~220V“. Zatlačte kolík levého kontaktního zařízení (s černým vodičem) na póly, dokud se nezastaví a ujistěte se, že je v obvodu proud (kontrolka „ “ by se měla rozsvítit).
Umístěte spínač do polohy „0“.
Umístěte kotvu generátoru (startér, stejnosměrný motor) na póly plynu a nastavte přepínač do polohy „2“. Dotkněte se destičkami kontaktního zařízení (modrým drátem) přilehlých destiček kolektoru a otáčením kotvy se ujistěte, že lze upravit polohu šipky indikátoru měřícího zařízení. Nastavte spínač do polohy „0“ a odstraňte kotvu.
Před kontrolou se kotva očistí od prachu a nečistot a vizuálně se zkontroluje.
Definice zkratovaného úseku vinutí kotvy.
3.2.1. Stanovení pomocí ocelové desky.
Umístěte kotvu generátoru na póly sytiče.
Umístěte spínač do polohy „2“.
Vezměte desku zlomené čepele a lehce se dotkněte povrchu kotvy a pomalu otočte kotvu kolem její osy rukama nebo mechanickým upínacím zařízením.
Pokud dojde ke zkratu v některém úseku, deska se přitáhne a zavibruje nad drážkami, ve kterých je tato sekce umístěna.
Umístěte přepínač do polohy „0“, sejměte kotvu z pólů induktoru.
3.2.2. Stanovení pomocí měřicího přístroje.
Umístěte kotvu na póly sytiče a nastavte přepínač do polohy „2“.
Nainstalujte kontaktní zařízení (vpravo) tak, aby desky zařízení byly přitlačeny ke dvěma sousedním kolektorovým deskám, na kterých je EMF sekce maximální.
Nastavte šipku indikátoru ručního ovládání „“ na střední část stupnice.
Bez demontáže kontaktního zařízení otáčíme rotorem o několik milimetrů tam a zpět a najdeme polohu kotvy, ve které se bude ručička indikátoru co nejvíce vychylovat. Pamatujte si toto čtení.
Otočte kotvu generátoru tak, aby sousední kolektorová deska zaujala pozici předchozí. V tomto případě by se hodnoty přístroje neměly změnit o více než 1 dílek stupnice. Tímto způsobem zkontrolujte celý kolektor.
Pokud dojde ke zkratu v sekci, pak při dotyku desek komutátoru této sekce šipka indikátoru klesne na nulu (pokud je zkrat blízko komutátoru), nebo budou hodnoty výrazně nižší než v jiných polohách (pokud zkrat mezi závity je ve středu kotvy nebo na opačné straně komutátorového konce kotvy).
Umístěte přepínač do polohy „0“, sejměte kotvu z pólů induktoru.
Měření EMF v sekcích vinutí kotvy musí být provedeno v jedné zvolené konstantní poloze kontaktního zařízení vzhledem ke komutátoru.
Kotva spouštěče má 1 nebo 2 otáčky v každé sekci, což ztěžuje identifikaci zkratovaných sekcí při kontrole, protože jejich odpor se mírně mění. Ale všechny hodnoty indikátorů umožňují zjistit, ve které sekci je zkrat. Rozdíl v odchylce jehly indikátoru bude záviset na tom, jak spolehlivý je zkrat a kde se nachází (pokud je na kolektoru, pak se hodnoty indikátoru budou rovnat 0, ale pokud jsou v armatuře, budou se lišit o několik divize).
Stanovení přerušení vinutí kotvy.
Umístěte kotvu na póly sytiče a nastavte přepínač do polohy „2“.
Nainstalujte kontaktní zařízení (vpravo) tak, aby desky zařízení byly přitlačeny ke dvěma sousedním kolektorovým deskám a otočte rukojetí regulátoru tak, aby indikátor ukazoval přítomnost proudu v obvodu. Při otáčení kotvy se jedna po druhé dotýkejte sousedních sond
kolektorové desky. Zkontrolujte celou kotvu. Pokud dojde k přerušení v sekci, ručička indikátoru se nevychýlí, když se dotkne kolektorových desek této sekce.
Umístěte přepínač do polohy „0“, sejměte kotvu z pólů induktoru.
Určení zkratu k zemi ve vinutí kotvy.
Umístěte kotvu na póly sytiče a nastavte přepínač do polohy „1“.
Dotkněte se 2–3 kolektorových desek jednu po druhé kolíkem levého kontaktního zařízení a přitom zcela stiskněte rukojeť.
Pokud není vinutí kotvy uzemněno, kontrolka „ “ se nerozsvítí (vlevo). Rozsvícení lampy indikuje přítomnost zkratu k zemi.
Zpráva musí obsahovat účel práce, tabulky a schémata výzkumu, obecný závěr o stavu armatury transformátoru a generátoru.
5. Testové otázky pro diagnostiku transformátorů.
Jaké poruchy se vyskytují na výkonových transformátorech?
Jaké přístroje a jak určit zkrat ve vinutí transformátoru?
Co je absorpční koeficient?
Za jakým účelem a jak se měří stejnosměrný odpor vinutí transformátoru?
Za jakým účelem a jak se určuje transformační poměr?
Jak se mění koeficient absorpce v závislosti na stupni izolace vlhkosti a jak to vysvětluje?
Při měření transformačního poměru byly získány následující údaje: Kav=25; NAвс=25; NAeso=10. Určete poruchu v transformátoru.
6. Testové otázky pro diagnostiku kotvy generátoru.
Jaké poruchy se vyskytují v armaturách generátoru?
Jaký je postup pro kontrolu provozuschopnosti zařízení E236?
Jak určit zkratovaný úsek vinutí kotvy?
Jak určit přerušení vinutí kotvy?
Jak určit zkrat k zemi ve vinutí kotvy?
1. Technické pokyny pro uvádění do provozu a laboratorní zkoušky elektrické části venkovských elektráren, elektrických sítí a spotřebitelských elektroinstalací. M.: 1961.
Certifikát zařízení pro zkoušení armatur generátorů a startérů. Model E236. 1978. Novgorod.
Směrnice pro laboratorní práce na obsluze elektrických zařízení pro studenty oboru 110302 „Elektrizace a automatizace zemědělství“ prezenčního a kombinovaného studia / komp. V. V. Šmigel. –
