Реферат трансформаторы и их применение

Обновлено: 02.07.2024

Реферат на тему

Номер зачетной книжки 172048.

Преподаватель Скребнева Евгения Владимировна.

Трансформатор представляет собой статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток и предназначенных для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.

Трансформатор может состоять из одного, такие трансформаторы называются автотрансформаторами или несколькими изолированными проволочными или ленточными обмотками, или катушками, покрытыми общим магнитным потоком, намотанным, как правило, на магнитный сердечник (сердечник), выполненный из ферромагнитного магнитно-мягкого материала.

Трансформатор представляет собой электрическое устройство, которое передает электрическую энергию между двумя или более цепями посредством электромагнитной индукции. Переменный ток в одной катушке трансформатора создает переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, индуцирует напряжение во второй катушке. Мощность может передаваться между двумя катушками через магнитное поле без металлического соединения между двумя цепями.
Немного об истории создания трансформаторов: первые шаги сделали Столетов Александр Григорьевич, который был профессором МУ, а именно он обнаружил петлю гистерезиса и доменную структуру ферромагнетика. Затем, в 1831 году, Фарадей обнаружил явление электромагнитной индукции, которое лежит в основе действия электрического трансформатора. Позже, в 1831 году, в работах Фарадея и Генри. Однако ни один из них не отметил в своем устройстве такое свойство трансформатора, как изменение напряжений и токов, т. Е. Преобразование переменного тока. В 1848 году французский механик Г. Румкорф изобрел индукционную катушку. Это был прототип трансформатора. В 1848 году французский механик Г. Румкорф изобрел индукционную катушку. Это был прототип трансформатора30. 18 ноября 1876 года дата получения патента Павла Яблочкова, Николаева, чем, считается датой рождения первого трансформатора. Это был трансформатор с открытым сердечником, который был стержнем, на котором намотаны обмотки. Первые трансформаторы с закрытыми сердечниками были созданы в Англии в 1884 году братьями Джоном и Эдвардом Хопкинсоном. Важнейшую роль в истории трансформаторов для их большей надежности сыграло маслоохлаждение: трансформаторы были помещены в керамические сосуды, наполненные маслом, что значительно повысило надежность изоляции. Следующий крупный скачок в технологии основного производства был сделан в начале 30-х годов XX века, когда американский металлург Норман П. Гросс установил, что при комбинированном воздействии прокатки и нагрева кремниевой стали имеет чрезвычайные магнитные свойства в направлении прокатки: магнитное насыщение было увеличено на 50%, гистерезисные потери уменьшились в 4.

Силовой трансформатор

1.2. Автотрансформатор

. Трансформатор тока

1.4. Трансформатор напряжения

Этот тип трансформатора подключен к источнику напряжения. Он используется для преобразования высокого напряжения в низкое напряжение. Трансформатор напряжения используется для изоляции схем логической защиты и измерительных схем от высоковольтных цепей.

Импульсный трансформатор

Разделительный трансформатор

Пик-трансформатор

2.ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТРАНСФОРМАТОРОСТРОЕНИЯ

Лучшим решением этой проблемы было бы получение картона с низкой термоусадочной пленкой, но из-за его отсутствия трансформаторные установки вводят процессы предварительной стабилизации картона; вылеживанием и обжиманием изоляционных деталей и обмоток в целом, на разных этапах производства.

Для больших трансформаторов в будущем использование многоходовых обмоток HN с количеством параллельных проводов до 200, обмотками обмоток VN с использованием транспонированного провода и отдельными регулировочными многообъемными обмотками VN на количество ступеней управления.

Для повышения электрической прочности рекомендуется более широко применять отмену пропитки обмоток.

Из индивидуальных проектных решений и направлений проектирования можно отметить использование съемных емкостей и колоколов, прямых навесных кулеров вместо трубчатых резервуаров, изготовление нажимных колец, намотанных из электротехнической стали и запеченных на эпоксидных смолах.

Экономичная эксплуатация электрических сетей и поддержание постоянных значений напряжения для потребителей требуют расширения мощности трансформаторов с регулированием напряжения нагрузки (RPN). Выход таких трансформаторов должен обеспечивать до 50% общей мощности силовых трансформаторов, включая большинство трансформаторов с напряжением кВ и выше, а распределительные трансформаторы мощностью от 25 до 6300 кВ для 10 и 35 кВ , При проектировании этих трансформаторов предпочтение следует отдавать переключающим устройствам с токоограничивающими резисторами, поскольку они имеют меньшие габаритные размеры по сравнению с реакторными устройствами и не требуют отдельного резервуара-контактора.

Разработка параллельной серии силовых трансформаторов с медными и алюминиевыми обмотками позволит получить большую экономию в меди. Эта медь может использоваться в трансформаторах большой мощности, чтобы уменьшить потери на короткое замыкание с меньшими габаритными размерами, чего не может быть достигнуто с алюминиевыми обмотками. Трансформаторы с медными и алюминиевыми обмотками могут иметь один и тот же символ

3.Различные виды трансформаторов, которые будут доступны в будущем:
3.1. Трансформаторы с использованием высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) материалов.

В настоящее время в ряде стран (США, Германии, Франции, Дании, Японии, России и Китае) освоено или подготовлено промышленное производство ВТСП материалов, пригодных для создания и производства некоторых видов силового электротехнического оборудования, в частности, силовых трансформаторов. Актуальность разработки обусловлена ​​необходимостью снижения потерь электроэнергии при ее передаче и преобразования. Другим побудительным фактором применения. ВТСП материалов являются растущие требования к уменьшению размеров электрооборудования и соответствующего уменьшения занимаемых площадей, что особенно существенно в условиях города. Кроме того, ВТСП трансформатор будет обладать большей удельной мощностью. С учетом международного опыта ВЭИ совместно с другими научно-исследовательскими и производственными предприятиями отрасли предусматривает в 2007-2012 гг. Разработать ВТСП трансформатор мощностью 1000 кВ А, содержащий обмотки, охлаждаются до уровня температур жидкого азота, и магнитопровод, что находится в тепловом контакте с окружающей средой. Из основных экономических, эксплуатационных и экологических преимуществ создаваемого на основе ВТСП трансформатора следует назвать: меньше нагрузочные потери (на 70-90%), массу и размеры по сравнению с обычными трансформаторами; отсутствие теплового старения изоляции меньше опасность для окружающей среды благодаря замене масла экологически чистым и дешевым жидким азотом.

3.2. Трансформаторы с элегазовой изоляцией.

Очевидными преимуществами элегазовых трансформаторов (ЭТ) являются их экологичность и пожаробезопасность. Однако существенно меньшие импульсная прочность и теплопередающей способность элегаз заставляют значительно увеличивать давление SF6 внутри бака трансформатора (2,5 кг / см и выше) что делает применение ЭТ экономически невыгодным. В связи с этим представляет интерес разработка ЭТ мощностью 20 MB-A 154 кВ фирмой "КЕРСО" (Южная Корея) с низким давление SF6: 1,2-1,4 кг / см. При таком давлении изоляционные свойства при напряжении 50 Гц примерно как в масло, однако импульсная прочность сильно зависит от распределения электрического поля, что подразумевает высокие требования к конструкции изоляции и выбора материала твердой изоляции, в первую очередь, в клиновидное промежутках между витками и отдельными секциями (катушками), где возникает наибольшее напряженность поля. Эта проблема была решена применением композитной изоляции из материалов с высокой и низкой диэлектрической проницаемостью, которые располагаются в зонах с максимальной напряженностью поля. Эффективность системы охлаждения (газ, охлаждаемый водой), которая позволяет обеспечить необходимый теплоотвод от обмоток и магнитопровода даже при столь низком давлении элегаз, была достигнута благодаря правильному выбору тепловой модели и проведению трехмерного численного анализа, в результате чего были определены типы обмоток, размеры каналов охлаждения, оптимальные потоки ввода - вывода газа. Прототип успешно прошел все диэлектрические и термические испытания. Ведутся исследования (в том числе в ВЭИ) по возможности применения других изоляционных газов.

3.3 Кабельные трансформаторы.

3.4. Трансформаторы с гибридной изоляцией.

4. Наиболее важные черты в трансформаторах

В последние годы на первый план вышли операционная надежность, экономические и экологические аспекты. С одной стороны, это связано с тем, что в большинстве индустриальных стран большая часть трансформаторов устарела, с другой стороны, отмена государственного регулирования заставила их по-разному смотреть на эти проблемы. В связи с этим повысилась важность более точной оценки технического состояния оборудования и его остаточного ресурса, обеспечивающего надежную работу трансформаторов (20%).

Существует четыре основных фактора, влияющих на ухудшение трансформатора во время его работы: 1) термический фактор - снижение степени полимеризации и механической прочности бумаги с течением времени, включая возможное образование пузырьков из увлажненной бумаги из-за резкого повышения температуры во время перегрузок; 2) электрическим фактором является уменьшение диэлектрической прочности изоляции с повторными эффектами молнии или переключения, а в некоторых случаях с электростатическими разрядами; 3) механический фактор - ослабление механической прочности под воздействием токов короткого замыкания и токов переключения; 4) фактор окружающей среды, который влияет главным образом на резервуар и его герметичность.

В последние годы возросшие требования к эксплуатационной надежности привели к значительному прогрессу в разработке инструментов и методов диагностики и интерпретации результатов измерений при оценке состояния действующих трансформаторов. В связи с тем, что нефть как диагностическая среда содержит до 70% информации о состоянии трансформатора, все современные системы мониторинга включают те или иные средства для оценки состояния масла. Запуск новых современных приборов и датчиков с повышенной чувствительностью и точностью, позволяющий одновременный мониторинг до 8 растворенных газов и влаги одним прибором (системы TransFix - Kelman, TM8 - Serveron), изменяет стереотип о том, что контроль растворенных газов в режим линии намного хуже по качеству к результатам измерений в лаборатории. Тем не менее, единогласно признано, что периодический мониторинг оборудования в автономном режиме необходим во всех случаях. В этой связи практический интерес представляет разработка диагностических методов, основанных на частотном анализе контролируемых процессов: методы измерения поляризационно-деполяризационного тока, методы частотного анализа: диэлектрические и механические.

Одним из этих устройств, недавно приобретенных VEI и предназначенным для хроматографического анализа растворенных в нефти газов, является переносной хроматограф Transport-X (Kelman, UK). Высокие технические характеристики и надежность результатов устройства обеспечивается с помощью метода фотоакустической спектроскопии. Устройство позволяет анализировать 7 ключевых газов и содержание влаги в масле в поле (на месте установки электрооборудования). Преимуществами устройства являются его компактность, простота обслуживания, отсутствие необходимости в расходных материалах.


  1. Особо важными задачами являются повышение качества трансформаторов, использование прогрессивной технологии их производства, экономия материалов при их изготовлении и возможно низкие потери энергии при их работе в сети. Экономия материалов и снижение потерь особенно важны в распределительных трансформаторах, в которых расходуется значительная часть материалов и возникает существенная часть потерь энергии всего трансформаторного парка.

  2. Трансформаторы питания преобразуют переменное напряжение первичного источника в любые другие значения, необходимые для нормального функционирования аппаратуры. Кроме того, трансформатор питания позволяет получать ряд вторичных напряжений, электрически не зависимых друг от друга и от питающей сети. Наиболее просто применять для электропитающего устройства специально спроектированные трансформаторы для обеспечения высокого качества работы и требуемой надежности, низкой стоимости, минимальной массы и объема.

  3. В тех случаях, когда напряжение или ток на вторичной стороне унифицированного трансформатора не соответствует требуемым значениям, приходится рассчитывать и изготовлять трансформатор. Не применяют унифицированный трансформатор также, если остаются незадействованными некоторые секции вторичной обмотки, что приводит к нежелательному увеличению объема и массы устройства.

Основы теории цепей, Г. И. Атабеков, Лань, С-Пб.,-М.,-Краснодар, 2006.

Силовые трансформаторы. Справочная книга/Под ред. С. Д. Лизунова, А. К. Лоханина. М.:Энергоиздат 2004. -- 616 с ISBN 5-98073-004-4

Читайте также: