Файл: Машины 1 Что такое трансформатор и какой вид трансформаторов имеет наиболее широкое применение.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.12.2023
Просмотров: 58
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
.
Для построения векторов уравнения первичной обмотки нужно определить вектор тока
. Он равен разности между 
и 
. Поэтому к концу вектора пристроим вектор 
и получим .
Теперь на положительной мнимой полуоси построим вектор
, а затем, пристроив к нему вектор 
, совпадающий по направлению с , и вектор 
, перпендикулярный , получим точку конца вектора напряжения питания 
.
10 При каких условиях и почему напряжение на выходе трансформатора с ростом нагрузки становится больше, чем ЭДС?
При емкостной нагрузке. С ростом активно-индуктивной нагрузки напряжение вычитается из напряжения холостого хода (уменьшается), равное ЕДС. При емкостной нагрузке напряжение складывается с напряжением холостого хода, вторичное напряжение увеличивается.
№11
Чем объясняется несимметрия токов х. х. в трехфазном трансформаторе?
Трансформатор симметричная нагрузка и токи хх симметричны. Может токи в режиме короткого замыкания. В зависимости от условий проведения измерения, схемы обмоток и группы соединения с токами такие чудеса происходят. При включении трансформатора, не зависимо от нагрузки возникает бросок тока намагничивания, имеет апериодический характер.Величина броска в каждой фазе зависит от фазового состояния в момент включения на нагрузку.
№ 12
Что такое трансформаторная группа и когда она применяется?
МНОГОФАЗНАЯ ТРАНСФОРМАТОРНАЯ ГРУППА – группа однофазных трансформаторов, обмотки которых соединены так, что в каждой из обмоток группы может быть создана система переменного тока с числом фаз, равным числу трансформаторов.
Многофазная трансформаторная группа, имеющая три однофазных трансформатора, называется трехфазной трансформаторной группой.
Применяются на трансформаторных подстанциях, для преобразования напряжения. Трансформирование трехфазной системы напряжений можно осуществить тремя однофазными трансформаторами, соединенными в трансформаторную группу . Однако относительная громоздкость, большой вес, повышенная стоимость являются недостатками трансформаторной группы, поэтому она применяется только в установках большой мощности с целью уменьшения веса и габаритов единицы оборудования, что важно при его монтаже и транспортировке.
№13
Как изменится отношение линейных напряжений трехфазного трансформатора, если его обмотки переключить со схемы Л/Y наY/ Л?
При переключении обмоток, напряжение изменяется только на вторичной обмотки.
Вопрос 14
На что расходуется мощность, потребляемая трансформатором при опытах х.х. и к.з.?
Ответ: Так как полезная мощность при работе трансформатора вхолостую равна нулю, то мощность на входе трансформатора в режиме х.х.
расходуется на магнитные потери в магнитопроводе 
, (потери на перемагничивание магнитопровода и вихревые токи) и электрические потери в меди 
, (потери на нагрев обмотки при прохождении по ней тока) одной лишь первичной обмотки.
мощность
, потребляемая трансформатором при опыте к.з., идет полностью на покрытие электрических потерь в обмотках трансформатора
15 Что называется напряжением к. з.? Каково обычно значение этого напряжения (в процентах)?
Напряжение короткого замыкания - напряжение, которое следует приложить к первичной обмотке при нормальной температуре для того, чтобы замкнутая накоротко вторичная обмотка нагрузилась током, равным номинальному вторичному току. В идеале, напряжение КЗ = 0.
№16
Почему при перегрузках уменьшается КПД трансформатора?
Ответ: Величина КПД зависит от потерь энергии, которые допускаются в процессе работы аппарата. Эти потери существуют следующего типа:электрического – в проводниках катушек;магнитного – в материале сердечника.
Снижение потерь в агрегате достигается в процессе проектирования устройства, с применением для изготовления сердечника магнито-мягких ферромагнитных материалов. Электротехническая сталь набирается в тонкие пластины, изолированные друг относительно друга специальным слоем нанесённого лака.
Всегда есть потери на перемагничивание сердечника. При малых токах полезная работа сравнима с потерями, КПД низкий, При увеличении тока полезная работа уже существенно больше потерь. При перегрузке происходит либо насыщение сердечника, либо сечение проводов низкое, трансформатор греется, потери растут. КПД снижается
Вопрос №17
Каковы достоинства трехобмоточных трансформаторов?
Ответ: Экономическую целесообразность применения трехобмоточных трансформаторов можно объяснить тем, что первичный ток трехобмоточного трансформатора равен не арифметической, а геометрической сумме приведенных вторичных токов. Учитывая это равенство, а также и то, что нагрузка на вторичные обмотки достигает номинального значения не одновременно, первичную обмотку трехобмоточного трансформатора рассчитывают на мощность, меньшую арифметической суммы номинальных мощностей обеих вторичных обмоток. Еще одно достоинство трехобмоточного трансформатора состоит в том, что он фактически заменяет два двухобмоточных.
18. Перечислите достоинства и недостатки автотрансформатора по сравнению с трансформатором.
По сравнению с обычными трансформаторами, автотрансформаторы имеют ряд преимуществ. Среди преимуществ можно выделить то, что КПД автотрансформаторов намного выше, чем у обычных трансформаторов, количество витков, размеры и вес магнитопровода меньше, что значительно экономит материал и соответственно цену автотрансформаторов. Недостатком является то, что устройство, использующее автотрансформатор соединено с электрической сетью, то есть ни одну из точек схемы такого устройства нельзя заземлить. Это может привести к короткому замыканию или к выходу из строя устройства.
В автотрансформаторах существует электрическая связь помимо магнитной. Таким образом, расчетная мощность представляет собой часть проходной. В обычных же трансформаторах вся проходная мощность является расчетной (зависит от габаритов и веса трансформатора) из-за существования исключительно магнитной связи. Целесообразнее всего использовать автотрансформаторы с коэффициентом трансформации, имеющим значение меньше 2. В случае, если коэффициент имеет значение большее, у автотрансформаторов появляются некоторые недостатки.
В наше время, в бытовой технике и автоматических устройствах широко применяются автотрансформаторы со значением мощности до 1кВА. Автотрансформаторы с большей мощностью применяют обычно в устройствах с мощными двигателями переменного тока - так называемые силовые автотрансформаторы. Их мощность достигает значения нескольких сотен МВА.
19. Зависят ли достоинства автотрансформатора от коэффициента трансформации? Объясните, почему.
Достоинства автотрансформаторов (меньший вес, габариты, экономия меди и стали, более высокий КПД) не зависят от коэффициента трансформации. На практике применяют силовые автотрансформаторы с Ктр = 1,1 - 2 из соображений безопасности. Как достоинства, так и недостатки (возможность перехода ВН на обмотку НН) связаны с принципом действия и конструкцией автотрансформаторов.
№20
Можно ли двухобмоточный трансформатор преобразовать в автотрансформатор?
Ответ: Обычный двухобмоточный трансформатор может быть преобразован в автотрансформатор. Он может быть преобразован в повышающий автотрансформатор путем последовательного электрического соединения двух обмоток с аддитивной полярностью. Если обмотки электрически соединены последовательно с убывающей полярностью, то получается
понижающий автотрансформатор.
№ 21 Какие виды перенапряжений возможны в трансформаторах?
В процессе использования трансформаторы могут подвергаться напряжению, превосходящему рабочие параметры. Данные перенапряжения классифицируются по их продолжительности на две группы:
Кратковременное перенапряжение — напряжение промышленной частоты относительной продолжительности, колеблющейся в пределах менее 1 секунды до нескольких часов.
Переходное перенапряжение — кратковременное перенапряжение в пределах от наносекунд до нескольких миллисекунд. Период нарастания может колебаться от нескольких наносекунд до нескольких миллисекунд. Переходное перенапряжение может быть колебательным и неколебательным. Они обычно имеют однонаправленное действие.
Перенапряжения классифицируются на две основные группы, характеризующих их происхождение:
Перенапряжения, вызванные атмосферными воздействиями. Чаще всего переходные перенапряжения возникают вследствие грозовых разрядов вблизи высоковольтных линий передач, подсоединенных к трансформатору, однако иногда грозовой импульс может поразить трансформатор или саму линию передачи.
Перенапряжения, сформированные внутри силовой системы. Данная группа охватывает как кратковременные так и переходные перенапряжения, возникшие вследствие изменения условий эксплуатации и обслуживания силовой системы. Данные изменения могут быть вызваны нарушением процесса коммутации или поломкой.
№22
В чем состоит внешняя и внутренняя защита трансформаторов от перенапряжений?
Ответ: Для защиты обмоток трансформаторов от перенапряжений применяются внешняя и внутренняя защита.
Первая группа мероприятий, внешняя защита — это применение заземленных тросов и ограничителей перенапряжений (ОПН). Эти меры позволяют ограничить амплитуду волн напряжения, подходящих к трансформатору. Хотя ПУЭ указывает также применение вентильных разрядников в качестве защитных мероприятий, но в настоящее время они все-таки повсеместно заменяются на ОПН из-за преимуществ последних.
Основная активная часть ОПН состоит из набора варисторов, соединённых последовательно и составляющих так называемую «колонку». В зависимости от требуемых характеристик ОПН и его конструкции ограничитель может состоять из одной колонки или из ряда колонок, соединённых последовательно либо параллельно. Отличие материала варисторов ОПН от материала резисторов вентильных разрядников состоит в том, что у нелинейных резисторов ограничителей перенапряжения присутствует повышенная пропускная способность, а также высоко нелинейная вольт-амперная характеристика (ВАХ), благодаря которой возможно непрерывное и безопасное нахождение ОПН под напряжением, при котором обеспечивается высокий уровень защиты электрооборудования. Данные качества позволили исключить из конструкции ОПН искровые промежутки.
Внутренними мерами защиты трансформатора от перенапряжений являются: необходимое усиление изоляции входных и концевых катушек, где, как это мы видели выше, могут появиться наибольшие градиенты напряжения; емкостная защита трансформаторов.
Для построения векторов уравнения первичной обмотки нужно определить вектор тока
. Он равен разности между и . Поэтому к концу вектора пристроим вектор и получим .Теперь на положительной мнимой полуоси построим вектор
, а затем, пристроив к нему вектор , совпадающий по направлению с , и вектор , перпендикулярный , получим точку конца вектора напряжения питания .10 При каких условиях и почему напряжение на выходе трансформатора с ростом нагрузки становится больше, чем ЭДС?
При емкостной нагрузке. С ростом активно-индуктивной нагрузки напряжение вычитается из напряжения холостого хода (уменьшается), равное ЕДС. При емкостной нагрузке напряжение складывается с напряжением холостого хода, вторичное напряжение увеличивается.
№11
Чем объясняется несимметрия токов х. х. в трехфазном трансформаторе?
Трансформатор симметричная нагрузка и токи хх симметричны. Может токи в режиме короткого замыкания. В зависимости от условий проведения измерения, схемы обмоток и группы соединения с токами такие чудеса происходят. При включении трансформатора, не зависимо от нагрузки возникает бросок тока намагничивания, имеет апериодический характер.Величина броска в каждой фазе зависит от фазового состояния в момент включения на нагрузку.
№ 12
Что такое трансформаторная группа и когда она применяется?
МНОГОФАЗНАЯ ТРАНСФОРМАТОРНАЯ ГРУППА – группа однофазных трансформаторов, обмотки которых соединены так, что в каждой из обмоток группы может быть создана система переменного тока с числом фаз, равным числу трансформаторов.
Многофазная трансформаторная группа, имеющая три однофазных трансформатора, называется трехфазной трансформаторной группой.
Применяются на трансформаторных подстанциях, для преобразования напряжения. Трансформирование трехфазной системы напряжений можно осуществить тремя однофазными трансформаторами, соединенными в трансформаторную группу . Однако относительная громоздкость, большой вес, повышенная стоимость являются недостатками трансформаторной группы, поэтому она применяется только в установках большой мощности с целью уменьшения веса и габаритов единицы оборудования, что важно при его монтаже и транспортировке.
№13
Как изменится отношение линейных напряжений трехфазного трансформатора, если его обмотки переключить со схемы Л/Y наY/ Л?
При переключении обмоток, напряжение изменяется только на вторичной обмотки.
Вопрос 14
На что расходуется мощность, потребляемая трансформатором при опытах х.х. и к.з.?
Ответ: Так как полезная мощность при работе трансформатора вхолостую равна нулю, то мощность на входе трансформатора в режиме х.х.
расходуется на магнитные потери в магнитопроводе , (потери на перемагничивание магнитопровода и вихревые токи) и электрические потери в меди , (потери на нагрев обмотки при прохождении по ней тока) одной лишь первичной обмотки.мощность
, потребляемая трансформатором при опыте к.з., идет полностью на покрытие электрических потерь в обмотках трансформатора15 Что называется напряжением к. з.? Каково обычно значение этого напряжения (в процентах)?
Напряжение короткого замыкания - напряжение, которое следует приложить к первичной обмотке при нормальной температуре для того, чтобы замкнутая накоротко вторичная обмотка нагрузилась током, равным номинальному вторичному току. В идеале, напряжение КЗ = 0.
№16
Почему при перегрузках уменьшается КПД трансформатора?
Ответ: Величина КПД зависит от потерь энергии, которые допускаются в процессе работы аппарата. Эти потери существуют следующего типа:электрического – в проводниках катушек;магнитного – в материале сердечника.
Снижение потерь в агрегате достигается в процессе проектирования устройства, с применением для изготовления сердечника магнито-мягких ферромагнитных материалов. Электротехническая сталь набирается в тонкие пластины, изолированные друг относительно друга специальным слоем нанесённого лака.
Всегда есть потери на перемагничивание сердечника. При малых токах полезная работа сравнима с потерями, КПД низкий, При увеличении тока полезная работа уже существенно больше потерь. При перегрузке происходит либо насыщение сердечника, либо сечение проводов низкое, трансформатор греется, потери растут. КПД снижается
Вопрос №17
Каковы достоинства трехобмоточных трансформаторов?
Ответ: Экономическую целесообразность применения трехобмоточных трансформаторов можно объяснить тем, что первичный ток трехобмоточного трансформатора равен не арифметической, а геометрической сумме приведенных вторичных токов. Учитывая это равенство, а также и то, что нагрузка на вторичные обмотки достигает номинального значения не одновременно, первичную обмотку трехобмоточного трансформатора рассчитывают на мощность, меньшую арифметической суммы номинальных мощностей обеих вторичных обмоток. Еще одно достоинство трехобмоточного трансформатора состоит в том, что он фактически заменяет два двухобмоточных.
18. Перечислите достоинства и недостатки автотрансформатора по сравнению с трансформатором.
По сравнению с обычными трансформаторами, автотрансформаторы имеют ряд преимуществ. Среди преимуществ можно выделить то, что КПД автотрансформаторов намного выше, чем у обычных трансформаторов, количество витков, размеры и вес магнитопровода меньше, что значительно экономит материал и соответственно цену автотрансформаторов. Недостатком является то, что устройство, использующее автотрансформатор соединено с электрической сетью, то есть ни одну из точек схемы такого устройства нельзя заземлить. Это может привести к короткому замыканию или к выходу из строя устройства.
В автотрансформаторах существует электрическая связь помимо магнитной. Таким образом, расчетная мощность представляет собой часть проходной. В обычных же трансформаторах вся проходная мощность является расчетной (зависит от габаритов и веса трансформатора) из-за существования исключительно магнитной связи. Целесообразнее всего использовать автотрансформаторы с коэффициентом трансформации, имеющим значение меньше 2. В случае, если коэффициент имеет значение большее, у автотрансформаторов появляются некоторые недостатки.
В наше время, в бытовой технике и автоматических устройствах широко применяются автотрансформаторы со значением мощности до 1кВА. Автотрансформаторы с большей мощностью применяют обычно в устройствах с мощными двигателями переменного тока - так называемые силовые автотрансформаторы. Их мощность достигает значения нескольких сотен МВА.
19. Зависят ли достоинства автотрансформатора от коэффициента трансформации? Объясните, почему.
Достоинства автотрансформаторов (меньший вес, габариты, экономия меди и стали, более высокий КПД) не зависят от коэффициента трансформации. На практике применяют силовые автотрансформаторы с Ктр = 1,1 - 2 из соображений безопасности. Как достоинства, так и недостатки (возможность перехода ВН на обмотку НН) связаны с принципом действия и конструкцией автотрансформаторов.
№20
Можно ли двухобмоточный трансформатор преобразовать в автотрансформатор?
Ответ: Обычный двухобмоточный трансформатор может быть преобразован в автотрансформатор. Он может быть преобразован в повышающий автотрансформатор путем последовательного электрического соединения двух обмоток с аддитивной полярностью. Если обмотки электрически соединены последовательно с убывающей полярностью, то получается
понижающий автотрансформатор.
№ 21 Какие виды перенапряжений возможны в трансформаторах?
В процессе использования трансформаторы могут подвергаться напряжению, превосходящему рабочие параметры. Данные перенапряжения классифицируются по их продолжительности на две группы:
Кратковременное перенапряжение — напряжение промышленной частоты относительной продолжительности, колеблющейся в пределах менее 1 секунды до нескольких часов.
Переходное перенапряжение — кратковременное перенапряжение в пределах от наносекунд до нескольких миллисекунд. Период нарастания может колебаться от нескольких наносекунд до нескольких миллисекунд. Переходное перенапряжение может быть колебательным и неколебательным. Они обычно имеют однонаправленное действие.
Перенапряжения классифицируются на две основные группы, характеризующих их происхождение:
Перенапряжения, вызванные атмосферными воздействиями. Чаще всего переходные перенапряжения возникают вследствие грозовых разрядов вблизи высоковольтных линий передач, подсоединенных к трансформатору, однако иногда грозовой импульс может поразить трансформатор или саму линию передачи.
Перенапряжения, сформированные внутри силовой системы. Данная группа охватывает как кратковременные так и переходные перенапряжения, возникшие вследствие изменения условий эксплуатации и обслуживания силовой системы. Данные изменения могут быть вызваны нарушением процесса коммутации или поломкой.
№22
В чем состоит внешняя и внутренняя защита трансформаторов от перенапряжений?
Ответ: Для защиты обмоток трансформаторов от перенапряжений применяются внешняя и внутренняя защита.
Первая группа мероприятий, внешняя защита — это применение заземленных тросов и ограничителей перенапряжений (ОПН). Эти меры позволяют ограничить амплитуду волн напряжения, подходящих к трансформатору. Хотя ПУЭ указывает также применение вентильных разрядников в качестве защитных мероприятий, но в настоящее время они все-таки повсеместно заменяются на ОПН из-за преимуществ последних.
Основная активная часть ОПН состоит из набора варисторов, соединённых последовательно и составляющих так называемую «колонку». В зависимости от требуемых характеристик ОПН и его конструкции ограничитель может состоять из одной колонки или из ряда колонок, соединённых последовательно либо параллельно. Отличие материала варисторов ОПН от материала резисторов вентильных разрядников состоит в том, что у нелинейных резисторов ограничителей перенапряжения присутствует повышенная пропускная способность, а также высоко нелинейная вольт-амперная характеристика (ВАХ), благодаря которой возможно непрерывное и безопасное нахождение ОПН под напряжением, при котором обеспечивается высокий уровень защиты электрооборудования. Данные качества позволили исключить из конструкции ОПН искровые промежутки.
Внутренними мерами защиты трансформатора от перенапряжений являются: необходимое усиление изоляции входных и концевых катушек, где, как это мы видели выше, могут появиться наибольшие градиенты напряжения; емкостная защита трансформаторов.