Masini electrice
-lab 1-
Incercarea in gol a transformatorului
electric
1. Obiectul lucrarii . Masurarea pierderilor si a curentului de mers in gol. Determinarea parametrilor de functionare in gol a transformatorului electric monofazat. In scopul clarificarii fenomenelor din transformator si a scoaterii in evidenta a aspectelor practice din cadrul teoriei transformatorului.
Acest regim se realizeaza cand la bornele infasurarii secundare nu este conectat nici un consummator, adica impedanta de sarcina este infinita. In acest caz I2=0 si I1=I10 .Diagrama de fazori si schema echivalenta corespunzatoare acestui regim sunt date in figura 1.1 .
Figura 1.1 Schema echivalenta si diagrama de fazori la functionarea in gol a transformatorului
2. Schema de montaj.
Figura 1.2 Schema de montaj la functionarea in gol a transformatorului
3. Tabelele aparatelor utilizate si al obiectului de incercat .
Denumire aparat
Fabrica constructiva
Domeniu de masura
Clasa de precizie
Voltmetru V1
Voltmetru V2
Ampermetru A
Wattmetru W
Denumire aparat de incercat
Sn
[VA]
U1n
[V]
U2n
[V]
I1n
[A]
I2n
[A]
Fabrica constructiva
Transformator
monofazat
1600
220
380
7.27
4.21
4.Modul de desfasurare a lucrarii
In schema din figura 1.2 tensiunea U1 din primar se masoara cu voltmetrul V1, curentul cu ampermetrul A si puterea cu wattmetrul W, iar in secundar , tensiunea cu voltmetrul V2 . Frecventa retelei de alimentare se considera constanta si egala cu valoarea pentru care a fost construit transformatorul. Transformatorul se alimenteaza cu o tensiune U1 variabila intre zero si 1,15 U1N, iar masuratorile care se fac se trec intr-un table, pe baza carora seconstruiesc curbele I10 = f(U1), P10 = f(U1) si cos j10 = f(U1) .
5.Marimi masurate si marimi calculate
U1
[V]
U2
[V]
I10
[mA]
cosj
sinj
i10
i10
[%]
P10
[W]
Z10
[W]
R10
[W]
X10
[W]
40
64
105
0.58
0.81
0.0144
1.44
2.45
380.9
220.9
308.5
50
84
115
0.82
0.57
0.0158
1.58
4.75
434.7
356.5
247.8
60
101
126
0.63
0.77
0.0173
1.73
4.775
476.2
299.9
366.7
70
117
145
0.61
0.79
0.0199
1.99
6.225
482.7
294.5
381.4
80
133
160
0.587
0.809
0.022
2.2
7.525
500
293.5
404.5
90
151
170
0.588
0.808
0.023
2.3
9
529.4
427.8
311.3
100
167
185
0.579
0.815
0.025
2.5
10.725
540.5
313.5
440.6
110
183
200
0.567
0.823
0.027
2.7
12.475
550
311.8
452.6
120
201
210
0.57
0.82
0.028
2.8
14.475
571.4
325.7
468.5
130
215
220
0.54
0.84
0.0302
3.02
15.6
590.9
319.1
496.4
140
233
245
0.51
0.86
0.0337
3.37
17.6
571.4
291.4
491.4
150
249
270
0.5
0.866
0.0371
3.71
20.4
555.5
277.8
481.1
160
266
310
045
0.893
0.0426
4.26
22.8
516.1
232.3
460.9
170
283
340
0.42
0.907
0.0467
4.67
24.6
500
210
453.5
180
299
390
0.39
0.920
0.0536
5.36
27.6
461.5
180.1
424.6
190
316
430
0.36
0.932
0.0591
5.91
30.2
441.9
154.1
411.8
200
334
500
0.33
0.943
0.0687
6.87
33.6
400
132
377.2
210
351
560
0.31
0.95
0.077
7.7
36.6
375
116.3
356.3
220
368
630
0.28
0.96
0.0866
8.66
40
349.2
97.77
335.2
230
385
735
0.26
0.965
0.1011
10.11
44
312.9
81.35
301.9
240
400
820
0.23
0.973
0.1127
11.27
47
292.7
67.31
284.8
6.Exemple de calcul
7. Concluzii
Masini electrice
-lab 2-
Incercarea in scuirtcircuit a transformatorului
electric
1. Obiectul lucrarii .Determinarea parametrilor de functionare in scurtcircuit a transformatorului electric monofazat. Regimul de functionare in scurtcircuit este caracterizat prin U2 = 0 si se obtine cand bornele secundarului transformatorului se conecteaza in scurtcircuit, valoarea impedantei circuitului de sarcina fiind Z = 0. In acest caz , alimentarea infasurarii primare se face cu o tensiune variabila U1k si mult mai mica decat tensiunea nominala U1N . In cazul cand bornele infasurarii secundare sunt scurtcircuitate, iar infasurarea primara este alimentata la tensiunea nominala, regimul de scurtcircuit reprezinta un regim de avarie caracterizat prin curenti foarte mari. De aceea infasurarea primara se alimenteaza de la o sursa de tensiune reglabila astfel incat curentii prin infasurari sa nu depaseasca 10 - 20 % peste curentii nominali, ceea ce constituie scurtcircuitul de proba. Schema echivalenta si diagrama de fazori a transformatorului in regim de scurtcircuit este data in figura 2.1 .
Figura 2.1 Schema echivalenta si diagrama de fazori la functionarea in scurtcircuit a transformatorului monofazat
2. Schema de montaj.
Figura 2.2 Schema de montaj la functionarea in scurtcircuit a transformatorului electric monofazat
3. Tabelele aparatelor utilizate si al obiectului de incercat.
Denumire aparat
Fabrica constructiva
Domeniu de masura
Clasa de precizie
Voltmetru V
Ampermetrul A1
Ampermetru A2
Wattmetru W
Denumire aparat de incercat
Sn
[VA]
U1n
[V]
U2n
[V]
I1n
[A]
I2n
[A]
Fabrica constructiva
Transformator
monofazat
1600
380
220
4.21
7.27
4. Modul de desfasurare al lucrarii.
Transformatorul se alimenteaza la retea prin intermediul unui autotransformator pentru a avea posibilitatea reglarii tensiunii in primar ca in secundar sa nu avem un curet de scurtcircuit mare, astfel evitand distrugerea transformatorului.
Tensiunea de alimentare a transformatorului U1k se masoara cu voltmetrul V , curentii prin cele doua infasurai cu ampermetrele A1 si A2 , iar cu wattmetrul W se masoara puterea absorbita de transformator la scurtcircuit Pk .
Cu rezultatele obtinute se formeaza un tabel si se traseaza caracteristicile la functionarea in scurtcircuit I1k = f(U1k), Pk = f(U1k) si cosj = f(U1k), caracteristici a caror alura este reprezentata in figura 2.3 .
Figura 2.3 Forma caracteristicilor de functionare in scurtcircuit a transformatorului.
5.Tabel cu marimi masurate si marimi calculate.
I1k
[A]
U1k
[V]
Pk
[W]
I2k
[A]
cosj
ik1
[%]
ik2
[%]
uk
[%]
0.5
1
1
0.9
0.5
11.87
12.37
7.6
1
2.7
1.5
1.7
0.55
23.75
23.38
2.5
1.5
3.9
5
2.55
0.59
35.62
35.07
2.39
2
5.3
7
3.4
0.66
47.5
46.76
2.22
2.5
6.6
12.5
4.2
0.75
59.38
57.77
1.94
3
8
19.5
5
0.81
71.25
68.77
1.77
3.5
9.4
23
5.9
0.89
83.13
81.15
1.60
4
10.7
41
6.6
0.95
95.01
90.78
1.53
4.21
11.4
50.5
7.27
0.98
100
100
1.21
6. Exemple de calcul.
7. Concluzii.
Masini electrice
-lab 3-
Masurarea rezistentelor infasurarilor
1.Obiectul lucrarii.Aceasta incercare defineste calitatea unui transformator si de aceea reprezinta o proba individuala. Comparatia dintrerezistentele indicate in fisa de calcul si cele masurate permite :
-
controlul calitatii cuprului sau aluminiului privind rezistivitatea si sectiunea, impuse ;
-
verificarea calitatii sudurilor sau lipiturilor la conexiuni ;
-
verificarea calitatii contactelor de la comutatorul de reglaj al tensiunii ;
-
depistarea intreruperilor sau scurtcircuitelor in conductoarele bobinelor .
2. Schema de montaj.
a b
Figura 3.1 Schema pentru masurarea rezistentei infasurarilor prin metoda ampermetrului si voltmetrului pentru :a-rezistente de valori mici; b- rezistente de valori mari
3.Tabele cu aparate utilizate si al obiectului de masurat.
Denumire aparat
Fabrica constructiva
Domeniu de masura
Clasa de precizie
Voltmetru V
Ampermetrul A
Denumire aparat de incercat
Sn
[VA]
U1n
[V]
U2n
[V]
Fabrica constructiva
Transformator
monofazat
400
220
19
4. Modul de desfasurare a lucrarii.
Transformatorul se alimenteaza in curent continuu, de preferinta de la o sursa care sa aiba curentul bine redresat sau cel mai bine de la un element galvanic (baterie), pentru a nu avea nici o componenta alternativa , ca in masuratori sa nu intervina impedante parazite.La transformatoarele care au infasurari cu prize de reglaj, rezistenta se va masura pe toate prizele, urmarind variatia rezistentei de la o priza la alta pentru sesizarea eventualelor defecte.
Inainte de masurare si in timpul masurarii este necesar ca temperatura sa fie aceeasi la toate nivelele si sa fie determinata cat mai exact, incercarea executandu-se cu transformatorul in stare practic rece. Pentru realizarea egalizarii temperaturii trebuie ca transformatorul sa fie scos de sub tensiune pe o perioada de minim 3-10 ore, in functie de putrerea transformatorului.
Reazistenta infasurarilor in curent continuu se poate determina prin :
In aceasta lucrare se va folosii metoda voltmetru - ampermetru.
Metoda voltmetru ampermetru. Este cea mai folosita datorita simplitatii ei. Se bazeaza pe legea lui Ohm.
unde: - U - caderea de tensiune masurata la bornele infasurarii in regim stabilizat, in V;
Dezavantajul principal al metodei consta in faptul ca citirea aparatelor nu se poate face decat dupa perioada tranzitorie initiala.
In cazul masurarii rezistentelor de valoare mica (de ordinul ohmilor sau sub un ohm), consumul voltmetrului devine neglijabil si este mai precisa masurarea in schema aval (figura 3.1,a). Valoarea rezistententei masurate Rx, se obtine cu relatia:
unde
: U-tensiunea citita la voltmetru, in V; I-curentul citit la ampermetru in A Rv-rezistenta interna a milivoltmetrului in ohmi.
In cazul rezistentelor de valoare mare nu se mai poate neglija consumul voltmetrului si, devenind neglijabila rezistenta ampermetrului se impune schema amonte (figura 3.1,b).
5.Tabel cu marimi masurate si marimi calculate la montajul aval .
Montaj in
U[V]
I[A]
Rv[kW]
Iv[mA]
Rx[W]
Primar
6.20
2.5
20
0.31
2.483
Secundar
0.69
3
20
0.0345
0.23
Unde : U-tensiunea masurata la voltmetrul V ; I-curentul masurat prin ampermetrul A ; Rv-rezistenta interna a voltmetrului ; Iv-curentul prin voltmetru ; Rx-rezistenta infasurarii respective.
Puntea simplă (Wheatstone) în regim echilibrat
Schema electrică de principiu este prezentată în Fig.1.
Fig.1. Puntea simplă (Wheatstone).
a,b - rezistenţe braţ de punte (1,10,100,1000)W;
R - rezistenţă decadică
10 x(0,1+1+10+100+1000)W;
X - rezistenţa de măsurat ;
RG - rezistenţa galvanometrului;
RS - rezistenţa internă a sursei;
E - t.e.m. a sursei;
Principiul metodei de măsurare a rezistenţei necunoscute X constă în echilibrarea punţii prin variaţia rezistenţei R, momentul echilibrului fiind pus în evidenţă prin faptul că galvanometrul indică .
Creşterea exactităţii măsurării rezistenţei electrice cu metoda de punte Wheatstone se poate face utilizând metoda de substituţie (Fig.2). Se fac două măsurători succesive:
- prima etapă - se măsoară rezistenţa necunoscută şi se obţine:
- a doua etapă - se măsoară cu aceeaşi raport o rezistenţă de precizie cunoscută:
Rezultă valoarea rezistenţei :
Fig.2. Metoda de punte cu substituţie. Fig. 3. Puntea dublă.
Puntea dublă (Thomson)
Puntea simplă nu se poate utiliza la măsurarea rezistenţelor mici, pentru că la conectarea în punte, se înseriază cu rezistenţe parazite ( de contact şi de conexiuni) ce pot fi de acelaşi ordin de mărime cu rezistenţa măsurată. Pentru a ieşi de sub influenţa rezistenţelor parazite Thomson a imaginat rezistenţa cu patru borne. Schema punţii duble este prezentată în Fig.3, fiind separate circuitul de măsurare a curentului şi cel de măsurare a căderii de tensiune. Principiul metodei constă în alegerea valorilor şi şi variaţia rezistenţelor şi până la aducerea la echilibru a punţii.
6.Exemple de calcul.
Pentru primar
Pentru secundar
7.Concluzii.
Masini electrice
-lab 4-
Incercarea la sarcina a transformatorului electric;
Elemente de calcul a randamentului.
1.Obiectul lucrarii. Determinarea randamentului h, a factorului de incarcare b, a variatiei tensiuni Du2, si a curentului de sarcina I2.
Acest regim se realizeaza atunci cand primarul este alimentat de la tensiunea U1=U1N= ct., iar impedanta de sarcina Z’¹0, adica 0< Z’<¥. In aceste conditii intereseaza cum variaza curentii I1 si I2’ si tensiunea U2’, la sarcina Z’ variabila.
2.S chema de montaj
3. Tabelele aparatelor utilizate si al obiectului de incercat .
Denumire aparat
Fabrica constructiva
Domeniu de masura
Clasa de precizie
Voltmetru V1
Voltmetru V2
Ampermetru A1
Wattmetru W1
Wattmetru W2
Denumire aparat de incercat
Sn
[VA]
U1n
[V]
U2n
[V]
I1n
[A]
I2n
[A]
Fabrica constructiva
Transformator
monofazat
1600
220
380
7.27
4.21
4.Modul de desfasurarea al lucrarii.
Transformatorul se alimenteaza de la retea cu tensiunea nominala, astfel ampermetrul A1 masurand curentul I1, wattmetrul W1 masurand puterea activa P1, iar V1 masurand tensiunea la bornele circuitului primar . In circuitul secundar V2 va masura tensiunea U2, iar wattmetrul W2 puterea activa in circuitul secundar. Zs este impedanta de sarcina care poate fi de tip R, L sau C , k este un intrerupator bifazat.
Astfel cu aceste date se vor trasa graficele U2=f(I2), Du2=f(b), h=f(b).
Dependenta U2=f(I2) cand U1=constant si cosj2=constatnt, reprezinta caracteristica externa a transformatorului si este reprezentata in figura 4.3 .
Figura 4.3 Carcteristicile externe Figura 4.4 Variatia tensiunii
U2=f(I2) secundare in functie de sarcina
Figura 4.4 reprezinta Du2=f(b), in conditiile U1 = constant, cosj2=constatnt. Cum se observa din figura 4.4, caderea de tensiune Du2 este pozitiva (la sarcina rezistiva si inductiva), sau poate fi negativa (la sarcina capacitiva cand j2 < 0); in cazul in care Du2 > 0 tensiunea la bornele secundare ale transformatorului la functionarea in sarcina, este mai mica decat la functionarea in gol (U2 < U20). In cazul in care Du2 < 0 , tensiunea la bornele secundare ale transformatorului la functionarea in sarcina, este mai mare decat la functionarea in gol (U2 > U20).
Figura 4.5 Cracteristica randamentului unui transformator
Avand pierderile in fier determinate din incercarea de functionare in gol si pierderile in infasurai determinate din incercarea de functionare in scurtcircuit pentru I = IN (adica pentru b = 1 ), se poate determina caracteristica randamentului cu relatia (4.1), dand diferite valori lui b (deci curentului). Caracteristica randamentului pentru un transformator, este reprezentata in figura 4.
5.Tabel cu marimi masurate si marimi calculate lafunctionarea in sarcina a transformatorului electric monofazat.
I1
[A]
U1
[V]
U2
[V]
P1
[W]
P2
[W]
I2
[A]
b
hexp
[%]
Du2exp
k
0.2
403
242
120
100
0.333
0.045
0.833
-0.833
0.6
0.8
402
241
240
200
1.327
0.182
0.833
-0.416
0.6025
1.3
402
240
360
320
2.117
0.299
0.888
0
0.597
1.7
402
240
440
420
2.847
0.391
0.954
0
0.597
2.2
402
239
520
520
3.703
0.509
?
0.416
0.594
2.6
401
239
640
640
4.362
0.599
?
0.416
0.596
3
401
238.5
760
740
5.05
0.694
0.973
0.625
0.594
3.45
401
238
880
840
5.817
0.799
0.954
0.833
0.593
3.9
401
237
1000
940
6.598
0.907
0.94
1.25
0.591
4.3
401
237
1080
1040
7.275
1
0.962
1.25
0.591
6.Exemple de calcul.
7.Concluzii
Masini electrice
-lab 5-
Determinarea grupelor de conexiuni
1.Obiectul lucrarii. Lucrarea are ca scop determinarea grupei de conexiuni a unui transformator trifazat. Cele mai folosite metode experimentale de determinare a grupei de conexiuni a unui transformator sunt urmatoarele :
-
metoda compensarii ;
-
metoda directa (cu fazmetrul) ;
-
metoda celor doua voltmetre ;
-
metoda alimentarii in curent continuu.
In aceasta lucrare se va folosii metoda celor doua voltmetre.
2.Schema de montaj.
a b
Figura 5.1 Schema de legaturi pentru determinarea grupei de conexiuni alimentand transformatorul trifazat pe J.T. (a), respectiv pe I.T. (b)
3.Tabele cu aparate utilizate si al obiectului de incercat
Denumire aparat
Fabrica constructiva
Domeniu de masura
Clasa de precizie
Voltmetru V1
Voltmetru V2
Denumire aparat de incercat
Sn
[VA]
U1n
[V]
U2n
[V]
I1n
[A]
I2n
[A]
Fabrica constructiva
Transformator
monofazat
1600
220
380
7.27
4.21
4.Modul de desfasurare al lucrarii.
Pentru verificarea grupei de conexiuni prin metoda metoda celor doua voltmetre se conecteaza impreuna bornele a si A, iar transformatorul se alimenteaza in gol pe oricare din cele doua infasurari (figura 5.1).
Se masura mai intai tensiunile de faza si cele de linie, iar dupa aceea se va masura succesiv tensiunea la borneleA-b, A-c, B-b, C-b, B-c si C-c. Dupa aceea, pe hartie milimetrica cu ajutorul datelor masurate se va determina grupa de conexiuni corespunzatoare transformatorului incercat.
5.Tabel cu date masurate.
In cazul 1
UA0=UB0=
=UC0
UAB=UBC=
=UCA
UAc
UBb
UBc
UAb
UCc
UCb
238
405
37.5
440
420
37.3
445
427
In cazul 2
UA0=UB0=
=UC0
UAB=UBC=
=UCA
UAc
UBb
UBc
UAb
UCc
UCb
238
405
37
366
384
37
369
386
6.Concluzi.
Masini electrice
-lab 1’–
Instructaj de protectia muncii la executarea
lucrarilor de laborator
Masuri de tehnica securitatii muncii in laboratoarele cu profil electric
Generalitati
a)Accidente electrice
Faptul ca in instalatiile electrice pericolul de electrocutare nu este semnalat prin simturi ne obliga sa luam masuri riguroase de prevenire.
Din practica s-a constatat ca in instalatiile de joasa tensiune sub 1000 V, numarul de accidente prin electrocutare este mult mai mare decat in instalatiile de tensiuni inalte, datorita nerespectarii regulilor de tehnica securitatii muncii, considerandu-se in mod gresit tensiunea sub 1000 V mai putin periculoasa.
Efectele patologice ale trecerii curentului electric prin organele vii poarta numele de electrocutare. Efectele produse de electrocutari sunt electrotraumatismele si socurile electrice. In categoria electrotraumatismelor se incadreaza o serie de accidente care produc de obicei vatamari externe :
-
arsura electrica, este un traumatism produs de actiunea curentului electric. Acest accident poate avea loc si in cazul conectarilor gresite a unor intrerupatoare sau in cazul inlocuirii unor sigurante fara a se fi remediat scurtcircuitul din retea ;
-
semnele electrice, apar la locul de contact al conductorului electric cu pielea sub forma de leziuni, umflaturi sau pete ;
-
electrometalizarea este un traumatism electric produs prin acoperirea unei parti din suprafata pielii cu o pelicula metalica provenita din metalul volatilizat prin caldura arcului electric ;
-
vatamarea ochilor prin lumina puternica a arcului electric, care produce orbirea temporara sau slabirea definitiva a vederii ;
-
vatamarea prin cadere aparuta ca urmare a contractiilor muschilor involuntare produse in cazul electrocutarii .
b)Actiunea curentului electric asupra corpului omenesc.
Curentul electric strabatand corpul omenesc actioneaza asupra centrilor nervosi si asupra muschilor inimii, putand provoca in cazuri grave stop respirator, stop cardiac si moartea prin electrocutare. Electrocutarea se poate produce atunci cand omul atinge simultan doua puncte care au intre ele o diferenta de potential mai mare de 40 V.
Gravitatea unui accident produs prin electrocutare depinde prin urmatorii factori :
-
starea pielii si zona de contact ;
-
suprafata si presiunea de contact ;
-
marimea, felul si durata de aplicare a tensiunii electrice ;
-
frecventa tensiunii electrice ;
-
traseul cai de circuit prin corpul accidentatului .
Curentii nepericulosi mai mici decat 50 mA in curent continuu ; mai mici de 10 mA in curent alternativ.
Curenti periculosi : 50 - 90 mA in curent continuu ; 10 - 50 mA in curent alternativ.
Curenti letali : mai mare de 90 mA in curent continuu ; mai mare de 50 mA in curent alternativ.
Masuri de protectie personala in laboratoarele de profil electric
Reguli de protectia muncii :
-
nu se vor atige cu mana partile aflate sub tensiune (la tablourile de distributie sau la instalatiile aflate sub tensiune) ;
-
nu se va lucra cu mainile ude ;
-
la realizarea montajelor se vor respecta schemele de lucru indicate, punerea sub tensiune a montajului se face numai dupa verificarea acestuia de catre conducatorul de lucrare ;
-
executarea conexiunii montajului se va face cu atentie pentru a se evita desfacerea lor accidentala in timpul lucrului sub tensiune ;
-
nu se va efectua nici un fel de modificari asupra montajului atata timp cat acesta se afla sub tensiune.
Masuri de prim ajutor in caz de electrocutare
Masini electrice
-lab 2’-
Constructia transformatorului electric
Definitie: Transformatorul electric este un aparat static cu doua sau mai multe infasurari cuplate magnetic, cu ajutorul caruia se schimba valorile marimilor electrice ale puterilor in curent alternativ (tensiune si curentul ) frecventa ramanand constanta.
Functionarea transformatorului are la baza fenomenul de inductie electromanetica. Pentru realizarea unui cuplaj magnetic cat mai strans, infasurarile sunt asezate pe miez feromagnetic . La frecvente mai mari de 10 kHz transformatorul se realizeaza fara miez magnetic.
Transformatorul trifazat se realizeaza ca o unitate separata, avand miezul feromagnetic de o constructie proprie . La puteri foarte mari, transformatorul trifazat este construit din trei transformatoare monofazat, ale caror infasurari primare sunt legate in stea (Y) sau in triunghi (D).
Cele mai importante elemnte constructive ale transformatoarelor sunt :
-
miezul feromagnetic ;
-
infasurarile ;
-
schela ;
-
constructia metalica ;
-
accesoriile.
-
Miezul feromagnetic denumit in unele lucrari prescurtat miezul magnetic, reprezina calea de inchidere a fluxului magnetic principal al transformatorului, flux produs de solenatia de magnetizare a infasuraii primare care se alimenteaza de la o tensiune alternativa.
Miezul feromagnetic se construieste din 0.35 mm grosime taiate din tabla silicioasa puternic aliata, laminata la cald sau texturata, tolele sunt izolate intre ele cu hartie, lac sau oxizi ceramici (carlit). Miezul feromagnetic este format din coloane si juguri, pe coloane se aseaza infasurarile. Deoarece infasurarile se executa in afara miezului si ulterior se monteaza pe coloanele transformatorului ; miezul feromagnetic se construieste dindoua parti separbile, sau se executa din tole cu jug separabil.
Forme ale sectiunii miezului
Forme ale sectiuni coloanei
Forme ale sectiunii jugurilor
-
la transformatoarele de puteri (mai mici 1kVA) sectiunea miezului este patrata sau dreptunghiulara ;
-
la transformatoarele de puteri mari (mai mari sau egale 1kVA), miezul feromagnetic are sectiunea realizata cu doua sau mai multe trepte pentru a sporii factorul de umplere al sectiunii transversale a bobinei.
Jugul este realizat de asemenea in trepte, de sectiune corespunzatoare, pentru a asigura inchiderea fluxului in directia axiala de la o treapta a coloanei la treapta corespunzatoare a jugului evitandu-se astfel inchiderea campului transversala pe pachetul de tole, ceea ce ar avea ca urmare aparitia unor pierderi suplimentare in zona de bobinare a jugului cu coloane.
Imbinarea miezurilor
-
jug suprapus ;
-
jug intretesut cu coloana la unghi de 900 ;
-
jug intretesut cu coloana la unghi de 300/600 ;
-
jug intretesut cu coloana la unghi de 950.
Tipuri de miez
- in coloane
- in manta
Tipuri constructive ale infasurarilor
a)concentrice b)biconcentrice c)galeti alternanti
Miezurile feromagnetice ale transformatoarelor se pot clasifica dupa mai multe criterii.
Dupa forma constructiva a coloanei se deosebesc :
-
miezuri cu sectiunea dreptunghiulara sau patrata ;
-
miezuri cu sectiunea in trepte urmarindu-se inscrierea sectiunii coloanei intr-un cerc, astfel incat coeficientul de umplere cu fier al cercului sa fie cat mai mare.
Dupa modul de racire al miezului exista :
-
miezuri compacte - fara canale ;
-
miezuri divizate - cu canale folosite la transformatoarele mari, prin canale circuland uleiul de racire.
Dupa forma tolei utilizate se intalnesc :
-
miezuri impachetate din tole simple ;
-
miezuri impachetate din tole profil ;
-
miezuri magnetice spiralizate ;
Dupa numarul de coloane se deosebesc :
-
miezuri cu doua coloane ;
-
miezuri cu trei coloane ;
-
miezuri cu cinci coloane, intalnite, de regula, la transformatorul trifazat in manta ;
-
miezuri in manta.
Dupa felul strangerii miezului se intalnesc :
Infasurarile se clasifica in doua tipuri pincipale:
-
infasurari concentrice - bobinele de inalta respectiv joasa tensiune cu inaltimi aproximativ egale, infasurarea de inalta tensiune avand in mod obisnuit, diametrul mai mare, deoarece este asezata pe cea de joasa tensiune, iar infasurarea de joasa tensiune, diametrul mai mic asezata in imediata apropiere a coloanei miezului feromagnetic ;
-
infasurari alternante - diametrele bobinelor de inalta respectiv joasa tensiune sunt egale, in schimb pe inaltimea coloanei transformatorului, bobinele de inalta alterneaza cu cele de joasa.
Dupa forma constructiva bobinele pot fi :
-
cilindrice ;
-
stratificate ;
-
in galeti ;
-
continue ;
-
spiralate .
Construirea schelei
Prin schela se intelege ansamblul constructiei care indeplineste urmatoarele roluri :
-
strangerea jugurilor miezului magnetic ;
-
consolidarea axiala a infasurarilor ;
-
consolidarea conexiunilor dintre infasurari ; a celor ale comutatorul dereglaj si de la izolatoarele de trecere ;
-
ridicarea intregii parti decuvabile a transformatorului.
Schela unui transformator cuprinde :
-
profiluri de otel (denumite console) pentru strangerea jugurilor ;
-
profiluri de otel cu sectiune mai mica, care servesc la sprijinirea partii decuvabile de fundul cuvei (in partea inferioara) si la adaptarea tirantilor de suspensie (in partea superioara) ;
-
tirantii fixati intre console, care servesc la strangerea axiala a infasurarilor ;
-
tirantii de suspensie care servesc la fixarea schelei de capac si la ridicarea partii decuvabile.
Aceasta constructie a schelei este adapatata in general la transformatoarele cu putere pana la 5000 kVA.
La puteri mai mari se foloseste un alt sistem constructiv, in care transformatorul se reazema pe fundul cuvei.
Constructia metalica se executa numai pentru transformatoarele cu racire in ulei si se refera la cuva, capac si conservator.
Accesoriile transformatoarelor
Cele mai importante accesorii ale transformatoarelor sunt :
-
izolatoarele de trecere ;
-
releul de gaze ;
-
supapa de siguranta ;
-
indicatoarele de temperatura ;
-
comutatorul de reglare a tensiunii ;
-
filtrul de aer.
Clasificarea transformatoarelor
Dupa modelul de utilizare :
-
transformatoare de putere ;
-
autotransformatoare ;
-
transformatoare de masura ;
-
transformatoare de putere cu caracteristici speciale ;
-
transformatoare deputere mica .
Dupa modul de racire :
Dupa numarul de faze :
Masini electrice
-lab 6-
Conectarea si functionarea in paralel
1.Obiectul lucrarii.
Lucrarea are ca obiect determinarea functionarii in parallel a doua transformatoare monofazate
Doua transformatoare functioneaza in paralel in cazul in care au bornele legate la aceeasi retea de alimentare, iar bornele secundare sunt legate la o retea receptoare ca in figura 1.
In exploatarea sistemului energetic intervine necesitatea functionarii transformatoarelor trifazate in paralel in urmatoarele situatii :
-
pentru a scoate din functiune un transformator in scopul reviziei si al inlocuirii cu un altul,fara a intrerupe consumatorul, este necesar sa se conecteze in paralel doua transformatoare pentru ca ulterior sa fie deconectate de la retea transformatorul in cauza.
-
in cazul in care dezvoltarea unui consumator duce la cresterea puterii solicitate, mai mare decat puterea nominala a transformatorului, se procedeaza la inlocuirea transformatorului cu un altul de putere mai mare , fie se monteaza in paralel cu acesta, un alt transformator si functioneaza impreuna in paralel transformatoare care au acelasi numar de faze.
Pentru ca mai multe transformatoare sa functioneze in paralel normal, trebuie satisfacute urmatoarele cerinte :
-
la functionarea in paralel in gol curentii prin infasurarile secundare sa fie nuli, ca in cazul functionarii lor separate ; pierderile provocate provocate de curentii de circulatie incalzesc infasurarile , scade randamentul si limiteaza capacitatea de incalzire a transformatorului la o putere mai redusa decat cea nominala ;
-
la functionarea in sarcina fiecare transformator sa se incarece cu o putere proportionala cu puterea nominala, iar curentii de sarcina ai tuturor transformatoarelor sa fie in faza, in acest fel curentul dat prin circuitul receptor, pirderile in infasurarile transformatorului sunt minime .
Pentru a se realiza prima conditie trebuie ca tensiunile electromotoare induse in infasurarile transformatorului sa fie egale si in faza . In acest scop este necesarsa fie satisfacute urmatoarele conditii :
-
Tensiunile nominale primare ale transformatorului sa fie egale ;
-
Transformatoarele sa faca parte din aceeasi grupa de conexiuni ;
-
Transformatoarele conectate in paralel sa aiba acelasi raport de transformare ;
-
Curentii de functionare in gol sa produca caderi de tensiune egale si in faza infasurarii primare.
Pentru realizarea celei de-a doua conditii, este necesar sa fie satisfacute urmatoarele conditii :
ukaa = ukab si ukra = ukrb ;
jsc = arctgXsc/Rsc
Prin norme, sunt permise anumite abateri si functionarea transformatoarelor in paralel este permisa numai in anumite limite. Astfel, pentru raportul de transformare :±0.5%, iar pentru tensiunea de scurtcircuit : ±10%. Abaterile caderilor de tensiune
produse de curentul de mers in gol, precum si abaterile unghiurilor interne nu sunt
standardizate.
2.Schema de montaj
(tensiunea primara din primul
transformator)
(tensiunea primara din al
doilea transformator)
(I transformator, tensiunea
secundara)
(II transformator ,tensiunea
secundara)
se pot conecta in paralel .
nu se pot conecta
bornele a cu x' .
Þ Conectate x cu x' Þ I = 0
Conectarea transformatoarelor are loc cu raport
de transformare diferit
Abateri
Intrucat in productia curenta din cauza tolerantelor de executie, apar abateri de la valoarile de calcul ale raportului de transformare ai ale tensiunii de scurtcircuit STAS 1703/1 - 80 admite abateri pentru rapoartele de transformare in limitele ±0.5% din raportul de transformare garantat, pentru tensiuni de scurtcircuit abaterile ±10% din ukN iar defazajul maxim dintre tensiunea de scurtcircuit sa nu depaseasca 150 .
Odata stabilite aceste abateri, reiese ca pentru o functionare normala, sa nu se cupleze in paralel transformatoare ale caror puteri nominale se gasesc intr-un raport mai mare de 5.
Masini electrice
-lab 7-
Coordonarea izolatiei principale - masurarea
distantelor de izolatie
Valorile distanţelor de izolaţie necesare, în funcţie de tensiunile nominale ale înfăşurărilor transformatoarelor în ulei şi uscate, sunt indicate în tabelul 1.
Tabelul 1
(a)*
UN(înf)
[kV]
(b)*
Uinc
[kV]
JT faţă de miez **
Înf faţă de jug**
Între JT şi IT
Între IT şi IT (între bobinele de IT vecine)
amj
gmj
Sjc
S4,Sjm,Sim
aji
gji
aii
gii
Sc
1
5
0,3÷0,4
0,3
-
2
-
-
-
-
-
3
16
0,6
0,3
0,8
2
0,6
0,3
0,6
-
1
6
22
0,6
0,3
1
2,2
0,8
0,3
0,7
-
1,2
10
28
0,6
0,3
1
2,5
0,8
0,3
0,8
0,3
1,5
20
50
0,8
0,4
2
3
1,2
0,4
1
0,4
2
35
80
1,4
0,6
4
6
1,8
0,6
1,6
0,5
4,5
60
140
1,8
0,8
8,5
11,5
3,4
0,8
1,8
0,8
9
110
185
2,0
1,0
12
15
4,0
1
2,0
1,0
12,5
*(a) În STAS 1703/3-80, în loc de UN se prevede Um (tensiunea cea mai ridicată a înfăşurării –valoare eficace)
(b) Pentru Um şi Uinc – vezi tabelul de la încercarea cu tensiune aplicată.
** Distanţele faţă de masa miezului se determină pentru fiecare înfăşurare, în funcţie de tensiunea nominală UN, a acestuia. Exemplu : amj, Sjm – pentru UNj, Sim – pentru UNi.
Distanţele între înfăşurări (aji şi aii) se determină pentru tensiunea înaltă UNi.
Observaţie: Toate distanţele sunt indicate din punct de vedere al izolării. Pentru scoaterea bornelor şi pentru ecranele de protecţie se măresc distanţele respective c
spaţiul necesar acestora.
(b) Distanţele de izolare pentru transformatoarele uscate, în cm.
Notă: 1) Limita maximă a distanţei amj, este indicată din punct de vedere al răcirii.
2) Distanţele aji şi aii din tabel sunt considerate minime din punct de vedere al izolării şi nu sub aspectul circulaţiei de răcire.
3) Când înfăşurarea de JT este spiralată, la UN=1kV se ia amj ≥ 2 cm, iar gmj = 0,4 mm.
Distantele de izolare la transformatorul de inalta tensiune
Tabelul 2
UN(înf)
[kV]
Uinc
[kV]
JT faţă de miez
Înf faţă de jug
Între JT şi IT
Între IT şi IT (între bobinele de IT vecine)
amj
gmj
Sjc
S4,Sjm,Sim
aji
gji
aii
gii
Sc
1
3
1÷2
-
-
1,5
1,0
-
1
-
-
3
10
1÷2
-
-
2,0
1,5
-
1,0
-
-
6
20
1÷2
0,3
4,5
5,5
2,5
0,3
2,5
0,4
4,5
10
28
1÷2
0,4
7,0
8,0
3,5
0,4
4
0,6
7,0
15
38
1÷2
0,5
10
11,0
3,8
0,5
4,5
1
10
20
50
1÷2
0,5
12
13,0
4
0,5
4,5
1
12
Tabelul 2 – Dimensiunile radiale ale conductoarelor profilate utilizate la realizarea înfăşurărilor cilindrice şi stratificate pentru ca factorul kr de majorare a pierderilor în curent alternativ la 50 Hz, în aceste conductoare, să nu depăşească anumite valori admisibile (dimensiunile conductoarelor în mm).
Numărul
de straturi
al înf.
Înfăsurări de cupru
Kr mai mic ca:
Înfăsurări de aluminiu
Kr mai mic ca:
1,05
1,10
1,15
1,20
1,05
1,10
1,15
1,20
1
10,0
11,8
12,5
13,2
11,6
13,5
15,6
16,8
2
7,1
8,0
8,5
9,5
8,6
10,0
10,8
11,6
3
5,6
6,3
7,1
7,5
6,4
8,0
9,3
10,0
4
4,75
5,6
6,3
7,1
5,9
6,9
8,0
8,6
5
4,0
5,0
5,6
6,0
5,1
6,4
6,9
7,4
6
3,75
4,75
5,0
5,6
4,7
5,9
6,4
6,9
7
3,55
4,25
4,75
5,0
4,4
5,5
6,0
6,5
8
3,35
4,0
4,5
4,75
4,1
5,1
5,5
6,0
9
3,15
3,75
4,25
4,5
3,8
4,7
45,1
5,5
10
3,0
3,55
4,0
4,25
3,8
4,4
5,1
5,5
Masini electrice
-lab 8-
Determinarea rezistentei si a coeficientului
de absorbtie
Măsuarea rezistenţei de izolaţie a înfăşurărilor transformatorului Riz60 şi a coeficientului de absorbţie Ks=Riz60/Riz15, se execută conform STAS 1703/7-80 şi a instrucţiunilor de exploatare. Aceste măsurători se fac înainte de determinarea tangentei δ şi a capacităţii înfăşurărilor, precum şi înainte şi după proba cu tensiune mărită.
Pentru a putea face o comparaţie cu valorile măsurate anterior, se recomandă folosirea aceluiaşi tip de megohmetru şi anume având tensiunea de : - 1000 V, pentru înfăşurări până la 10 kV inclusiv
- 2500 V, pentru înfăşurări peste 10 kV inclusiv
Se roteşte uniform manivela megohmetrului cu viteza de aproximativ 120 rot/min timp de 60s, notându-se indicaţiile aparatului la 15s(Riz15) şi la 60s (Riz60). Măsurătorile se vor executa la o temperatură a izolaţiei apropiată de cea indicată în buletinul fabricii constructoare; abaterea maximă pentru transformatoarele de peste 10 M VA este de ± 5°C.
La transformatoarele sub 10 MVA, coeficientul K1, de variaţie a rezistenşei de izolaţie în funţie de diferenţa de temperatură Δt = t2 – t în °C, dintre cea indicată în buletinul fabricii constructoare Riz60 (t2) şi cea care ar fi rezultat în fabrică la temperatura t1, de la punerea în funcţiune Riz60 (t1) este dat în tabelul 1.
Pentru transformatoarele noi, la punerea în funcţiune se face la altă temperatură t1, diferită de cea indicată în buletinul fabricii constructoare t2, atunci, în scopul comparării valorilor obţinute la măsurare cu cele din buletin, este necesară mai întâi recalcularea valorii din fabrică la temperatura t, care se face astfel:
a) dacă t2>t1 Riz60 (t1) = K · Riz60 (t2);
b) dacă t2<t1 Riz60 (t1) = · Riz60 (t2)
Valoarea măsurată deci, se compară cu cea recalculată.
De exemplu în buletinul de fabrică Riz60 (t2) măsurată între înfăşurarea de înaltă tensiune şi înfăşurarea de joasă tensiune pusă la masă, este 1450 MΩ la t2 = 21°C.
În timpul măsurării la punerea în funcţiune, temperatura din tabelul 1 rezultă K1 = 1,13. Deci rezistenţa de izolaţie din buletin recalculată la 18°C va fi: Riz60 (t1) = 1450·K1 = 1450·1,13 = 1639 MΩ
Cum la punerea în funcţiune a transformatorului valoarea lui Riz60 (măs) nu trebuie să scadă sub 70% din valoarea de fabrică, rezultă că Riz60 (măs) este bună dacă se obţine la măsurătoare valoarea Rizmăs ≥ 0,7·1639=1174 MΩ.
Dacă t1 ar fi fost mai mare decât t2 atunci în relaţia de mai sus , Riz60 (t2) ar fi scăzut de K1 ori (în loc de inmulţire cu K1 trebuia efectuată împarţirea cu K1).
Ulterior în exploatare, valoarea Riz60 nu va scadea sub valorile minime admise indicate în tabelul 2.
Pentru înfăşurările cu UN ≤ 500V, la care nu există buletine ale fabricii, valoarea minimă a rezistenţei de izolaţie la 20°C, va fi de 2 MΩ.
Coeficientul de absorbţie pentru transfoarmatoarele deja aflate în exploatare, cosniderând o stare satisfăcătoare a izolaţiei interne, trebuie să aibă la 20°C valorile:
Ks ≥ 1,2 pentru transformatoarele cu UN < 110 kV.
Ks ≥ 1,3 pentru transformatoarele cu UN ≥ 110 kV.
Ca urmare a umezirii izolaţiei sau aunor defecte ale acesteia, valoarea lui Ks se micşoarează, apropiindu-se de 1.
Tabelul 1
Δt
[˚C]
1
2
3
4
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
K1
1,04
1,04
1,13
1,17
1,22
1,5
1,84
2,25
2,75
3,4
4,15
5,1
6,2
7,5
9,2
11,2
13,9
17
Coeficientul K1 de variaţie a rezistenţei de izolaţie în funţie de diferenţa de temperatură între măsurătorile Riz60 în fabrică şi la punera în funcţiune.
Valorile minime admise de rezistenţele de izolaţie (Riz60) în MΩ, a transformatoarelor existente în exploatare la temperaturile izolaţiei de 20°C şi 50°C.
Tabelul 2
UN [kV]
Riz60 [MΩ]
20°C
50°C
≤ 60
300
90
110÷220
600
180
400
1000
300
Masini electrice
-lab 9-
Masurarea rigiditatii dielectrice si a unghiului de pierderi
dielectrice ale uleiului de transformator
1.Scopul lucrării: Lucrarea are ca scop determinarea rigidităţii dielectrice, la frecvenţa industrială 50 Hz, a unei monstre de ulei de transformator precum şi măsurarea
unghiuluide pierderi.
2.Consideraţii teoretice: rigiditatea dielectrică a materialelor caracterizează
proprietatea acestora de a rezista la străpungere atunci când sunt supuse unui câmp electric.
Es= Us/d unde: Us = valoarea efectivă a tensiunii de străpungere
d = distanţa dintre electrozi
Es = rigiditatea dielectrică
S-au formulat diferite teorii: teoria ionizării, la lichide moleculele fiind mai apropiate decât la gaze, drumul liber ionizat este mai mic şi ca urmare, rigiditatea dielectrică Estr este mare decât la gaze.
În teoria pur electrică, se consideră că în procesul de străpungere, sunt determinaţi electronii emişi de electrozi, în urma prezenţei pe suprafaţa lor a câmpului electric.
În urma străpungerii termice, se consideră că, datorită încălzirii lichidului la trecerea unui curent electric, se formează în lichid bule de vapori care, împinse de forţe ale câmpului de-a lungul liniilor de câmp electric formează punţi gazoase între electrozi, prin ionizizări, apar ăn primele faze, descărcări electrice în punţile gazoase, care iniţiază străpungerea lichidului.
Pe baza acesto teorii se pot explica şi influenţele unor factori externi asupra rigudităţii dielectrice cum ar fii: a) influenţa impurităţilor b) influenţa temperaturilor c) influenţa presiuniii d) influenţa distanţei dintre electrozi f) influenţa frecvenţei.
Determinarea rigidităţii dielectrice la temperatura camerei
Determinarea rigidităţii dielectrice la temperatura camerei pentru uleiul de transformator de face conform STAS –286-73.
Uleiul trebuie uscat înainte de încercare prin încălzire într-un vas deschis la 11 ± 5°C, timp de 3 ore apoi răcit la temperatura camerei în sticle. Uleiul trebuie să umple întregul volum al sticlei; nu seadmit bule de aer sub dop; trebuie încercat, fără a fi deshidratat.
4.Modul de lucru: Se aplică tensiunea, care se ridică uniform de la 0 până la străpungere cu o viteză de maxim 2 kV pe secundă.
Determinarea rigidităţii dielectrice la temperatura variabilă
Se studiază variaţia rigidităţii dielectrice a uleiului mineral în funcţie de temperatură.
Menţionăm: a) dependenţa mărimii Us (respectiv Es) de temperatură a umidităţii uleiului.
b) în cazul în care uleiului deshidratat mărimea Us este practic independentă de temperatură, până la valoarea acestuia la care lichidul începe să se vaporizeze când Us scade cu temperatura
c) în cazul uleiiului nedeshidrat se observă o creştere iniţială a mărimii Us cu temperatura care se datorează scăderii umidităţii uleiului din cauza reacţiilor chimice dintre moleculele de apă şi de ulei, care micşorează numărul moleculelor de apă libere; apoi ca în cazul uleiului deshidratat, urmează o scădere a mărimii Us datorită vaporizării uleiului.
Măsurarea pierderilor dielectrice
Pierderile dielectrice devin hotărâtoare pentru tensiunile înalte şi foarte înalte, în timp ce pentru tensiunile sub 35 kV are un rol secundar, factorul esenţial în acest caz fiind formarea depunerilor (la transformatoarele de distribuţie din posturile de transformare).
S-a constatat că apariţia pierderilor dielectrice poate să preceadă începerea formării de depunderi. Creşterea tangentei unghiului de pierderi dielectrice (tg δ) a uleiului este determinată atât de prezenţa în ulei a produselor de contaminare solubile care adesea se datoresc materialelor dizolvate care intră în construcţia transformatorului cât şi de prezenţa umidităţii în ulei.
Măsurarea tg δ a uleiului are avantajul de a ajuta la depistarea înrăutăţirii parametrilor uleiului mai devreme şi mai bine, decât măsurarea oricărei alte caracteristici. Tangenta unghiului de pierderi dielectrice a uleiului este o măsură a pierderilor dielectrice într-un condensator, când dielectricul acestuia se compune exclusiv din uleiul considerat. Pentru determinarea tg δ, uleiul se introduce într-o celulă specială, care se încălzeşte într-un vas de termostatare. Când s-a ajuns la temperatura prescrisă, acesta se menţine constantă, celula fiind racordabilă la braţul punţii de măsurare cu care se determină tg δ.
3.Prelucrarea datelor: Mărimea Us se calculează efectundu-se media tensiunii de străpugere, obţinându-se prin n încercări succesive de stăpungere. Se calculează şi dispersia mărimilor determinate.
în care xi este valoarea individuală a mărimii, iar
este valoarea medie obţinută în cele n încercări.
4.Date experimentale: d = 1,5 mm, U1 = 17 kV, U2 = 25 kV, U3 = 19 kV,
U4 = 26 kV, U5 = 18 kV, U6 = 24 kV, U7 = 20 kV, U8 = 16 kV, U9 = 20 kV, U10 = 27 kV, U11 = 15 kV, materialul = ulei de tranformator.
Din calcule se va exclude cea mai mică şi cea mai mare valoare, deci:
U10 = 27 kV, U11 = 15 kV .
5.Exemplu de calcul:
kV/mm
kV
Măsurători pentru ulei de transformator regenerat cu Δt ≠ const.
Nr. det.
Materialul
Distanţa dintre electrozi [mm]
Us [kV]
Us mediu [kV]
Es [kv/mm]
σ
1
ulei de transf.
1,5
17
20,55
11,33
0,75%
2
25
16,66
3
19
12,66
4
26
17,33
5
18
12
6
24
16
7
20
13,33
8
16
10,66
9
20
13,33
Măsurători pentru ulei de transformator neregenerat cu Δt = const.
Nr. det.
Materialul
Distanţa dintre electrozi [mm]
Us [kV]
Us mediu [kV]
Es [kv/mm]
σ
1
ulei de transf.
1,5
9
10
6
0,38%
2
9
6
3
12
8
4
10
6,66
Măsurători pentru ulei de transformator regenerat cu Δt = const.
Nr. det.
Materialul
Distanţa dintre electrozi [mm]
Us [kV]
Us mediu [kV]
Es [kv/mm]
σ
1
ulei de transf.
1,5
15
18,71
10
0,49%
2
17
11,33
3
17
11,33
4
17
11,33
5
25
16,66
6
20
13,33
7
20
13,33
Masini electrice
-lab 10-
Incercarea cu tensiune indusa
Transformatoarele de putere pentru tensiunii foarte înalte ( ≥110 kV), ca şi unele tipuri de transformatoare pentru 35 kV se execută, în general cu izolaţie parţial gradată. Acest sistem de izolaţie presupune o tensiune de încercare pentru bobina de linie a transformatorului şi o altă tensiune de încercare pentru bobina de neutru şi deci este imposibilă încercarea cu tensiune aplicată. În acest caz, izolaţia principală a înfăşurării se încearcă numai prin tensiune indusă.
Încercarea se execută diferit, în funcţie de tipul izolaţiei înfăşurării şi de mărimea tensiunii maxime Um, dintre faze. Valoarea tensiunii de încercare care rezultă din valoarea de vârf împărţită la , trebuie să fie egală cu valoarea tensiunii (T.Î.). Încercarea trebuie să înceapă de la o tensiune egală cu cel mult o treime din valoarea tensiunii de încercare specificată, tensiunea fiind adusă la acestă valoare atât de repede cât permite măsurătoarea. Înainte de întreruperea încercării, tensiunea trebuie redusă rapid la o valoare mai mică de o treime din tensiunea de încercare.
Durata aplicării tensiunii de încercare este de 60 secunde pentru orice frecvenţă de încercare, mai mică sau egală cu de două ori frecvenţa nominală. Dacă frecvenţa de încercare depăşeste dublul frecvenţei nominale, durata încercării tînc trebuie să fie dată de relaţia:
dar nu mai mică de 15 secunde. Frecvenţa ridicată este necesară pentru a nu avea curent de excitaţie prea mare în înfăsurarea transformatorului, la tensiunea mult mărită faţă de regimul nominal.
Observaţie: Se stie că : U1≈E1=Ø
În cazul în care U1 este foarte mare, ceea ce ar necesita o solenaţie (deci un curent de excitaţie) foarte mare. De aceea se preferă marimea frecvenţei f.
La încercarea transformatorului cu izolaţie neuniformă şi cu Um ≤ 245 kV, tensiunile de încercare la care se supun capetele înfăşurării (între fază şi pământ) sunt cele din tabelul 1.
În cazul transformatoarelor monofazate, încercarea se execută, în mod normal, cu capătul neutru la pământ. (STAS 1703/3-80).
Încercarea izolaţiei principale a transformatoarelor trifazate cu izolaţie gradată nu se poate executa prin alimentare trifazată deoarece, în acest caz, tensiunea de încercare dintre bornele înfăşurării de Î.T. va fi de ori mai mare decât tensiune faţă de părţile puse la pământ (neutrul înfăşurării de Î.T. fiind legat la pământ).
Pentru un tranformator trifazat, se execută trei încercări, cu tensiune de încercare monofazată, legând de fiecare dată, la pământ, diferite borne ale înfăşurării. Transformatoarele trifazate cu izolaţia înfăşurării neuniforme, cu neutrul dimensionat să reziste cel putin o treime din tensiune de încercare, se încearcă după schema din figura 1. Cele 2 faze extreme A şi C se încarcă după una din schemele 1,a şi b, când fazele neîncercate se leagă împreună la pământ, iar înfăşurarea de joasă tensiune se alimentează direct între două borne de linie.
Prin alimentarea monofazată a înfăşurării de joasă tensiune conectată în triunghi, fluxul şi respectiv tensiune indusă în faza încercată vor fi duble şi în opoziţie de fază faţă de cele din fazele neîncercate. Faţă de pământ, pe borna fazei încercate se va aplica întreaga valoare a tensiunii nominalizate de încercare, iar la neutru o treime din aceasta. Faza B se încearcă după schema 1c.
La străpungerea netă a izolaţiei de ulei şi hârtie sau a intervalului de ulei, în cazul încercării izolaţei principale cu tensiunea indusă, de regulă, amorsează şi eclatoarele de protecţie (dacă sunt montate), conectate la neutrul transformatorului.
La reanclanşarea sursei de tensiune înaltă, uneori tensiune poate să fie ridicată, aproape până la tensiunea de încercare, după care se produce o nouă descărcare sau o nouă amorsare a eclatorului de protecţie.
În unele cazuri însă, la reanclanşarea tensiunii şi la creşterea tensiunii până la tensiune de încercare nu se străpunge din nou izolaţia.
Fenomenul se explică prin faptul că, după străpungerea intervalului disruptiv, produsele de descompunere a izolaţiei sunt deplasate din canalul de arc, refăcându-se rigiditatea dielectrică a intervalului, astfel încât să reziste la tensiunea de încercare. În acest caz, este necesar ca tranformatorul respectiv să fie încercat obligatoriu la impuls de tensiune.
a) b)
Schema pentru încercare cu tensiune sinusoidală indusă la 50 Hz a transformatoarelor cu izolaţie neuniformă: a, b – încercarea fazelor extreme
Dinu Sebastian Ionut Universitatea “Vlahia” Targoviste
E.G. an III Facultatea de Inginerie Electrica
Subgrupa II
Masini electrice
-lab 11-
Incercarea cu tensiune aplicata
Dupa verificarea starii izolatiei prin metode nedistructive pe platforma de incercare a fabricii constructoare, transformatorul este supus la o serie de incercari distructive, cu tensiune inalta sinusoidala.
-
incercarea cu tensiune aplicata, cand tensiunea se aplica infasurarii de incercat a transformatorului de la o sursa exterioara ;
-
incercarea cu tensiune indusa, obtinuta chiar de la transformatorul de incercat.
Instalatiile pentru producerea tensiunii sinusoidale cuprind, de obicei o sursa de alimentare cu tensiune reglabila, un transformator de incercare pentru incercarea cu tensiune aplicata si transformatoare intermediare pentru incercarea cu tensiune indusa.
Curentul de scurtcircuit pe partea de tensiune inalta, trebuie sa fie suficient pentru a produce un defect vizibil prin strapungerea izolatiei interne sau conturnarea celor externe, iar puterea de scurtcircuit a instalatiei de incercare trebuie sa fie suficienta pentru ca sa nu se produca fenomene de autoexcitatie .
Incercarea cu tensiune aplicata trebuie sa se execute cu o tensiune alternativa monofazata, avand forma cat mai apropiata de cea sinusoidala si o frecventa convenabila, dar nu mai mica de 40 Hz.
Valoarea de varf a tensiunii de incercare impartita la , trebuie sa fie egala cu valoarea eficace a tensiunii de incercare .
Pentru transformatoarele cu izolatie uniforma, valoarea tensiunii aplicate (TA) este cea prevazuta in tabelul 1, conform STAS 1703/3-80.
La transformatoarele avand una sau mai multe infasurari cu izolatie neuniforma, tensiunile de incercare sunt determinate, atat la tensiunea aplicata cat si la cea indusa, de infasurarea pentru care valoarea Um (tensiune cea mai ridicata a infasurarii) este cea mai ridicata.
Incercarea trebuie sa inceapa de la o tensiune egala cu cel mult o treime din tensiunea de incercare specificata, tensiune fiind adusa la valoarea impusa atat de repede cat permite masuratoarea. L asfarsitul incercarii se reduce rapid tensiunea la o valoare mai mica decat o treime din tensiunea de incercare inainte de a o intrerupe (STAS 1703/3-80).
In figura 1 este reprezentata schema de principiu a unei instalatii de incercare la frecventa industriala. In schema sunt indicate elementele de masura si de protectie. Alimentarea transformatorului de incercare se aplica transformatorului de incercat, verificandu-se izolatia fiecarei borne a transformatorului fata de masa (fata de miez, fata de cuva, fata de schela, etc.) si izolatia fata de celelalte bobine, legate impreuna la masa. Pentru aceasta, bornele bobinei incercate sunt legate impreuna la borna de inalta tensiune, iar bornele bobinelor neincarcate sunt conectate impreuna la borna de legare la pamant a transformatorului care, la randul ei, e conectata la pamant.
Pentru controlul si supravegherea incercarii, schema este prevazuta cu doua ampermetre, dintre care unul (A), masoara curentul din infasurarea primara a transformatorului de incercare, iar celalalt (A1) masoara,prin intermediul unui transformator de curent, curentul Ic din bobina secundara a transformatorului de inalta tensiune. Tensiunea de incercare se va aplica timp de 60 de secunde.
In cazul strapungerii transformatorului care se incarca, deconectarea sursei de alimentare trebuie sa se faca printr-un intreruptor automat, de actiune rapida, iar generatorul de alimentare trebuie dezexcitat printr-un automat de dezexcitare rapida. Acest lucru este necesar pentru a limita amplitudinea oscilatiilor proprii ale circuitului de inalta tensiune, iar distrugerile provocate de strapungere sa nu fie prea mari, putandu-se stabilii cauzele strapungerii.
Se considera ca transformatorul a corespuns la incercarea cu tensiune aplicata daca, in timpul incercarii, nu s-au produs strapungeri sau conturnari ale izolatiei sesizate vizual, auditiv, din indicatiile aparatelor de masurat (voltmetru, ampermetru) sau din datele aparatelor de inregistrare.
Strapungerea neta, prin ulei, a izolatiei (de exemplu strapungerea izolatiei fata de jug, strapungerea sau conturnarea pieselor izolante de consolidare a conexiunilor, etc.) este insotita de un zgomot surd in cuva transformatorului,de cresterea curentului absorbit de transformatorul incercat si de actionarea declansatorului automat al statiei de inalta tensiune. Strapungerea neta a izolatiei de ulei si hartie sau a intervalelor de ulei (de exemplu, a izolatiei dintre infasurari, a izolatiei dintre infasurari si cuva transformatorului) este insotita de un zgomot puternic, ascutit, in interiorul cuvei, de o crestere brusca a curentului absorbit si de trepidarea acului indicator al voltmetrului.
Fig.1. Schema de principiu a unei instalatii de incercare la frecventa industriala.
Elemente componente: T.I.T.-transformator de inalta tensiune
T-transformator de incercat
r-rezistenta de protectie
T.C.-transformator de curent
T.T-transformator de tensiune
E-eclator cu sfere.
Tabelul 1
Domeniul de tensiune
Tensiunea cea mai ridicata a infasurarii,Um (valoare eficace) [Kv]
Tensiunea nominala de tinere de impuls de tensiune de trasnet (I.T.T.),unda plina sau taiata (valoare de varf) [kV]
Tensiunea nominala de tinere la impuls de tensiune de comutatie (I.T.C.)unda plina (valoare de varf) [Kv]
Tensiunea nominala de tinere pentru inceracarea de scurta durata cu tensiune aplicata (T.A.) si tensiune indusa (T.I.) la frecventa industriala (valoare eficace) [kV]
A
3,6
7,2
12,0
17,5
24,0
30,0
42,0
40
60
75
95
125
150
195
-
-
-
-
-
-
-
16
22
28
38
50
60
80
B
72,5
123
215
325
450
850
-
-
-
140
185
360*
C
420
1425
1050
630
Schema de montaj
Elementele componente:
G.S.- generator sincron
V- voltmetru
T-transformator
T.I.- transformator de incercat.
|
Varianta Printabila 
Free Download Referat Word
Free Download Referat PDF
