Трансформаторы заключение к реферату

Обновлено: 07.07.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Трансформаторы

1.1. Назначение и области применения

Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две или большее число индуктивно-связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока. Трансформаторы широко используются в промышленности и быту для различных целей.

1. Для передачи и распределения электрической энергии.

Обычно на электростанциях генераторы переменного тока вырабатывают электрическую энергию при напряжении 6-24 кВ, а передавать электроэнергию на дальние расстояния выгодно при значительно больших напряжениях (110, 220, 330, 400, 500, и 750 кВ). Поэтому на каждой электростанции устанавливают трансформаторы, осуществляющие повышение напряжения.

Распределение электрической энергии между промышленными предприятиями, населёнными пунктами, в городах и сельских местностях, а также внутри промышленных предприятий производится по воздушным и кабельным линиям, при напряжении 220, 110, 35, 20, 10 и 6 кВ. Следовательно, во всех распределительных узлах должны быть установлены трансформаторы, понижающие напряжение до величины 220, 380 и 660 В (рис. 1.1)

2. Для обеспечения нужной схемы включения вентилей в преобразовательных устройствах и согласования напряжения на выходе и входе преобразователя. Трансформаторы, применяемые для этих целей, называются преобразовательными.

3. Для различных технологических целей: сварки (сварочные трансформаторы), питания электротермических установок (электропечные трансформаторы) и др.

4. Для питания различных цепей радиоаппаратуры, электронной аппаратуры, устройств связи и автоматики, электробытовых приборов, для разделения электрических цепей различных элементов указанных устройств, для согласования напряжения и пр.

5. Для включения электроизмерительных приборов и некоторых аппаратов (реле и др.) в электрические цепи высокого напряжения или же в цепи, по которым проходят большие токи, с целью расширения пределов измерения и обеспечения электробезопастности. Трансформаторы, применяемые для этих целей, называются измерительными.

Классификацию трансформаторов можно произвести по нескольким признакам:

1. По назначению трансформаторы разделяют на силовые общего и специального применения. Силовые трансформаторы общего применения используются в линиях передачи и распределения электроэнергии. Для режима их работы характерна частота переменного тока 50 Гц и очень малые отклонения первичного и вторичного напряжений от номинальных значений. К трансформаторам специального назначения относятся силовые специальные (печные, выпрямительные, сварочные, радиотрансформаторы), измерительные и испытательные трансформаторы, трансформаторы для преобразования числа фаз, формы кривой ЭДС, частоты и т.д.

2. По виду охлаждения – с воздушным (сухие трансформаторы) и масляным (масляные трансформаторы) охлаждением.

3. По числу фаз на первичной стороне – однофазные и трёхфазные.

4. По форме магнитопровода – стержневые, броневые, тороидальные.

5. По числу обмоток на фазу – двухобмоточные, трёхобмоточные, многообмоточные (более трёх обмоток).

6. По конструкции обмоток – с концентрическими и чередующимися (дисковыми) обмотками.

1.2. Принцип действия трансформатора

Электромагнитная схема однофазного двухобмоточного трансформатора состоит из двух обмоток (рис. 1.2), размещенных на замкнутом магнитопроводе, который выполнен из ферромагнитного материала. Применение ферромагнитного магнитопровода позволяет усилить электромагнитную связь между обмотками, т.е. уменьшить магнитное сопротивление контура, по которому проходит магнитный поток трансформатора. Первичную обмотку 1 подключают к источнику переменного тока – электрической сети с напряжением сети u ₁ . К вторичной обмотке 2 присоединяют сопротивление нагрузки Zн.

Обмотку более высокого напряжения называют обмоткой высшего напряжения (ВН), а низкого напряжения – обмоткой низшего напряжения (НН). Начала и концы обмотки ВН обозначают буквами А и Х; обмотки НН – буквами а и х.

При подключении к сети в первичной обмотке возникает переменный ток i ₁ , который создаёт переменный магнитный поток Ф, замыкающийся по магнитопроводу. Поток Ф индуцирует в обеих обмотках переменные ЭДС – е ₁ и е ₂ пропорциональные, согласно закону Максвелла, числам витков w ₁ и w ₂ соответствующей обмотки и скорости изменения потока dФ/dt.

Таким образом, мгновенные значения ЭДС, индуцированные в каждой обмотке.

Следовательно, отношение мгновенных и действующих ЭДС в обмотках определяется выражением

Если пренебречь падениями напряжения в обмотках трансформатора, которые обычно не превышают 3-5 % от номинальных значений U ₁ и U ₂ , и считать E ₁ ≈U ₁ и E ₂ ≈U ₂ , то получим

Следовательно, подбирая соответствующим образом числа витков обмоток, при заданном напряжении U ₁ можно получить желаемое напряжение U ₂ . Если необходимо повысить вторичное напряжение, то число витков w ₂ берут больше числа w ₁ ; такой трансформатор называют повышающим. Если требуется уменьшить напряжение U ₂ , то число витков w ₂ берут меньшим w ₁ ; такой трансформатор называют понижающим.

Отношение ЭДС E _вн обмотки высшего напряжения к ЭДС Е _нн обмотки низшего напряжения (или отношение их чисел витков) называют коэффициентом трансформации

Коэффициент n всегда больше единицы.

В системах передачи и распределения энергии в ряде случаев применяют трёхобмоточные трансформаторы, а в устройствах радиоэлектроники и автоматики – многообмоточные трансформаторы. В таких трансформаторах на магнитопроводе размещают три или большее число изолированных друг от друга обмоток, что даёт возможность при питании одной из обмоток получать два или большее число различных напряжений (U ₂ , U ₃ , U ₄ и т.д.) для электроснабжения двух или большего числа групп потребителей. В трехобмоточных силовых трансформаторах различают обмотки высшего, низшего и среднего (СН) напряжения.

В трансформаторе преобразуются только напряжения и токи. Мощность же остаётся приблизительно постоянной (она несколько уменьшается из-за внутренних потерь энергии в трансформаторе). Следовательно, полная мощность потребляемая из сети

практически полностью выделяется на нагрузке

Отсюда следуют соотношения между токами и напряжениями на первичной и вторичной обмотках трансформатора.

При уменьшении вторичного напряжения в n раз по сравнению с первичным, ток i ₂ во вторичной обмотке соответственно увеличится в n раз.

Трансформатор может работать только в цепях переменного тока. Если первичную обмотку трансформатора подключить к источнику постоянного тока, то в его магнитопроводе образуется магнитный поток, постоянный во времени по величине и направлению. Поэтому в первичной и вторичной обмотках в установившемся режиме не индуцируются ЭДС, а, следовательно, не передаётся электрическая энергия из первичной цепи во вторичную. Такой режим опасен для трансформатора, так как из-за отсутствия ЭДС E ₁ в первичной обмотке ток I ₁ = U ₁ / R ₁ весьма большой.

Важным свойством трансформатора, используемым в устройствах автоматики и радиоэлектроники, является способность его преобразовывать сопротивление нагрузки. Если к источнику переменного тока подключить нагрузку с сопротивлением R через трансформатор с коэффициентом трансформации n, то для цепи источника

где: Р ₁ – мощность, потребляемая трансформатором от источника переменного тока, Вт;
– мощность, потребляемая нагрузкой с сопротивлением R от трансформатора.

Таким образом, трансформатор изменяет значение сопротивления нагрузки R в n 2 раз. Это свойство широко используется при разработке электрических схем для согласования сопротивлений нагрузки с внутренним сопротивлением источников электрической энергии.

1.3. Устройство трансформаторов

Магнитная система. В зависимости от конфигурации магнитной системы, трансформаторы подразделяют на стержневые (рис. 1.3, а), броневые (рис.1.3, б) и тороидальные (рис. 1.3, в).

Стержнем называют часть магнитопровода, на которой размещают обмотки (рис. 1.3; 2). Часть магнитопровода, на которой обмотки отсутствуют, называют ярмом (рис. 1.3; 1). Трансформаторы большой и средней мощности обычно выполняют стержневыми. Они имеют лучшие условия охлаждения и меньшую массу, чем броневые.

Трансформаторы малой мощности и микротрансформаторы часто выполняют броневыми, так как они имеют более низкую стоимость по сравнению со стержневыми трансформаторами из-за меньшего числа катушек и упрощения сборки и изготовления. Применяют также и маломощные трансформаторы стержневого типа с одной или двумя катушками (рис. 1.3; 3). Преимущество тороидальных трансформаторов – отсутствие в магнитной системе (рис. 1.3; 4) воздушных зазоров, что значительно уменьшает магнитное сопротивление магнитопровода. В трансформаторах малой мощности магнитопровод собирают из штамповых пластин П-, Ш- и О- образной формы (рис. 1.4, а, б, в).

Широкое применение получили магнитопроводы, навитые из узкой ленты электротехнической стали или из специальных железоникелевых сплавов типа пермаллой. Их можно использовать для стержневых, броневых, тороидальных и трёхфазных трансформаторов (рис 1.4 г, д, е, ж).

Монолитность конструкции ленточного магнитопровода обеспечивается путём применения клеющих лаков и эмалей.

Для трансформаторов, работающих при частоте 400 и 500 Гц, магнитопроводы выполняют из специальных сортов электротехнической стали с малыми удельными потерями при повышенной частоте, а также из железоникелевых сплавов типа пермаллой, которые имеют большие начальную и максимальную магнитные проницаемости и позволяют получить магнитные поля с большой индукцией при сравнительно слабой напряжённости. Толщина листов составляет 0.2; 0,15; 0.1 и 0.08 мм. При частотах более10-20 кГц магнитопроводы прессуют из порошковых материалов (магнитодиэлектриков и ферритов).

Обмотки. В современных трансформаторах первичную (рис. 1.5; 1) и вторичную (рис. 1.5; 3, 4, 5) обмотки стремятся расположить для лучшей магнитной связи как можно ближе одну к другой. При этом на каждом стержне магнитопровода (рис. 1.5; 2) размещают обе обмотки либо концентрически – одну поверх другой (рис. 1.5 а), либо в виде нескольких дисковых катушек, чередующиеся по высоте стержня (рис. 1.5 б). В первом случае обмотки называют концентрическими, во втором – чередующимися. В силовых трансформаторах обычно применяют концентрические обмотки, причём ближе к стержням располагают обмотку НН, требующей меньшей изоляции относительно остова трансформатора, а снаружи – обмотку ВН.

В трансформаторах малой мощности и микротрансформаторах используют однослойные и многослойные обмотки из круглого провода с эмалевой или хлопчатобумажной изоляцией, которые наматывают на гильзу или на каркас из электрокартона (рис. 1.5; а); между слоями проводов прокладывают изоляцию из кабельной бумаги или ткани.

В микротрансформаторах часто выполняют из алюминиевой фольги толщиной 30-20 мкм. Изоляцией здесь служит окисная плёнка фольги, которая обладает достаточной теплоёмкостью, теплопроводностью и может выдерживать рабочее напряжение до 100 В.

В трансформаторах тока высокого напряжения первичная обмотка изолирована от вторичной (и от земли) на полное рабочее напряжение.

Вторичная обмотка в эксплуатации имеет потенциал, близкий к потенциалу земли, так как один конец этой обмотки обычно заземляется.

Таким образом, трансформатор тока позволяет измерять и учитывать ток высокого напряжения приборами низкого напряжения, доступными для непосредственного наблюдения обслуживающим персоналом. При этом во вторичную цепь трансформатора тока включаются амперметры, токовые обмотки ваттметров, счётчиков и т.д.

Трансформатор тока не только изолирует реле, измерительные и прочие приборы от цепи высокого напряжения, но и позволяет свести измерение любого номинального первичного тока и долей его к измерению некоторого стандартного номинального вторичного тока и долей его, например 5, А.

Трансформатор тока имеет следующие основные назначения:

а) изолировать обслуживающий персонал и приборы от потенциала сети, в которой производятся измерения;

б) позволять производить измерение или учёт любых токов стандартными приборами, например на 5, А.

Часто один и тот же трансформатор тока может быть использован как для целей измерения, так и для целей защиты.

Трансформатор как прибор для промышленного преобразования электрической энергии был изобретён П.Н. Яблочковым и И.Л. Усагиным в 1876 г.

Примитивные трансформаторы тока впервые появились примерно в 1900 г.

В России производство трансформаторов тока началось в 1905 – 1910 гг. исключительно по германским чертежам.

На этом заводе созданы кадры специалистов в области трансформаторов тока и разработаны многочисленные оригинальные их конструкции.

2.2 Классификация конструкций трансформаторов тока

По назначению трансформаторы тока могут быть разбиты на несколько групп: измерительные; защитные (для дифференциальной защиты, для земляной защиты, нулевой последовательности и т.д.); комбинированные (измерительные и защитные); лабораторные (со многими коэффициентами трансформации и высокой точности); промежуточные (для связи между двумя трансформаторами тока с разными коэффициентами трансформации) и т.д.

По роду установки трансформаторы тока могут быть разделены на следующие группы: для внутренних установок; для наружных установок; для особых, специфических условий эксплуатации, например для работы на морских судах, и т.д.

Трансформаторы напряжения

. СВЕДЕНИЯ трансформатор напряжение ток электроустановка Для безопасного измерения напряжения, включения счетчиков, катушек напряжения реле и синхронизации при напряжении выше 1000, В применяются понижающие измерительные трансформаторы напряжения. Они выполняются аналогично силовым трансформаторам. Номинальное вторичное напряжение трансформатора .

По способу выполнения первичной обмотки трансформаторы тока могут быть разбиты на две группы: стержневые или одновитковые; многовитковые.

При таком определении к стержневым трансформаторам тока нужно отнести следующие: стержневые трансформаторы тока – первичная обмотка А в виде прямого стержня или прямой трубы проходит через окно сердечника В; петлевые или U-образные – первичная обмотка изогнута в виде буквы U; при этом она проходит через окно сердечника лишь один раз; шинные трансформаторы тока – первичная обмотка в самом аппарате отсутствует, но оставлено место для пропуска шины или пакета шин через окно сердечника на месте установки аппарата; встроенные трансформаторы тока – первичной обмоткой служит ввод выключателя, силового трансформатора и т.д.

По роду изоляции между первичной и вторичной обмотками трансформаторы тока можно классифицировать на следующие группы: с сухой изоляцией: с фарфоровой изоляцией; с бакелитовой (в том числе с бакелитовой конденсаторной) изоляцией; с прессованной изоляцией (бутилкаучук, капрон, бутилметакрилаты и т.д.); с литой изоляцией (эпоксидные смолы, полиэфиры, диизоцианатные соединения и т.д.); с изоляцией в виде паст, сохнущих лаков и т.д.; с воздушной изоляцией; с газовой изоляцией (элегаз).

С жидкой или вязкой изоляцией: с бумажно-масляной изоляцией (в том числе с конденсаторной бумажно-масляной); с заливкой компаундом.

По взаимному расположению первичных зажимов и заземлённой опорой трансформаторы тока можно разделить на две группы: опорные трансформаторы тока; проходные трансформаторы тока. Проходные трансформаторы при установке их на перекрытии или в стене могут быть использованы как проходные изоляторы.

2.3 Катушечные трансформаторы тока

Катушечные трансформаторы тока являются самыми простыми, и принадлежат к старейшим типам трансформаторов тока, развившимся на основе конструкций силовых трансформаторов. Первичная и вторичная обмотки выполняются в виде катушек, намотанных на соответствующие изоляционные каркасы.

Катушечные трансформаторы тока весьма компактны и вследствие возможности механизации обмоточных работ дёшевы, но обладают рядом недостатков.

Во-первых, вследствие слабости катушечной изоляцией, разрядное напряжение таких трансформаторов весьма низко. Из-за этого данная конструкция применяется лишь на небольшие номинальные напряжения (0,5…3, кВ) при пониженных требованиях к электрической прочности.

Повышение разрядного напряжения в катушечных трансформаторов тока достигается прежде всего за счёт некоторого увеличения окна сердечника, причём первичная обмотка отдаляется от внутренней поверхности окна сердечника.

2.4 Проходные трансформаторы тока

Эти трансформаторы тока находят самое широкое применение в распределительных устройствах на 6…35, кВ.

Рисунок 1. Проходной одновитковый трансформатор тока типа ТПОЛ-Р/Р со стержневой первичной обмоткой.

Проходная конструкция имеет в данном случае особую ценность, так как в закрытых распределительных устройствах возможность “ пройти” трансформатором тока через перекрытие или через стену позволяет сэкономить соответствующий проходной изолятор.

Измерительные трансформаторы тока и напряжения (2)

. в одной точке. Это предотвращает появление высокого напряжения во вторичных цепях при повреждении изоляции. Трансформатор тока состоит из первичной обмотки 1 и вторичной обмотки 2, которые расположены на магнитопроводе .

Проходной многовитковый трансформатор тока в качестве основы имеет два проходных изолятора, скреплённых в средней части.

Через внутренние полости проходных изоляторов протягивается столько витков первичной обмотки, сколько необходимо для достижения расчётных ампер-витков, обеспечивающего требуемый класс аппарата. На средней части втулок, под заземлённым фланцем, располагаются сердечники с вторичными обмотками, которые закрываются кожухом. Обычно ввод первичной обмотки располагается на верхней головке (по отношению к заземлённому фланцу).

2.5 Проходные стержневые трансформаторы тока

В стержневых трансформаторах тока первичная обмотка проходит через окно сердечника только один раз. Следовательно расчётное количество ампер-витков здесь всегда численно равно номинальному току и увеличено быть не может.

Этим обуславливается специфическая особенность стержневых трансформаторов тока: чем больше ток – тем больше точность аппарата, а чем меньше ток — тем меньше его точность.

При заданной точности указанная особенность отражается на конструкции аппарата следующим образом: чем больше ток – тем меньше сечение сердечника, а чем меньше ток – тем больше его сечение.

Стержневые трансформаторы тока могут быть изготовлены как с прямоугольными, так и с круглыми сердечниками, но в большинстве случаев наиболее целесообразным является круглый сердечник (в принципе обладающий наименьшей длиной магнитного пути).

2.6 Шинные трансформаторы тока

Шинными называют такие трансформаторы тока, в конструкцию которых входят сердечники с вторичными обмотками и главная изоляция соответственно данному номинальному напряжению, а первичная обмотка как конструктивный элемент отсутствует. В главной изоляции трансформатора предусматривается окно, через которое пропускают шину распределительного устройства; она-то и выполняет функции первичной обмотки.

3 Делители напряжения

3.1 Общие понятия

Делитель напряжения представляет собой четырехполюсник, на вход которого подаётся высокое напряжение, а с выхода снимаются такое же по форме низкое напряжение, измеряемое регистратором. Делитель напряжения содержит низковольтное плечо , к которому присоединяется измерительный прибор, и высоковольтное плечо, на которое подается измеряемое напряжение.

Делитель должен удовлетворять основному требованию: напряжение на низковольтном плече должно по форме повторять измеряемое напряжение, приложенное к высоковольтному плечу. Для этого необходимо, чтобы:

1. Коэффициент деления не зависел от частоты.

2. Коэффициент деления не зависел от величины и полярности измеряемого напряжения.

3. Величина сопротивления делителя не зависела от напряжения, температуры и включение делителя не оказывало влияние на измеряемое напряжение.

4. Погрешность измерения амплитуды импульса не более 3%.

Элементы омического делителя должны быть по возможности безиндуктивными. Высоковольтный резистор может выполняться:

Методы и устройства для измерения высоких напряжений

. делители напряжений в сочетании с низковольтными регистрирующими и измерительными приборами. 2. Измерение шаровым разрядником Шаровой измерительный разрядник весьма широко используется для измерения высокого напряжения . и электроустановки на напряжение 3 кВ и выше. Методы измерения при испытаниях высоким напряжением". Измерение высокого напряжения шаровыми разрядниками основано на .

1) из стандартных высоковольтных резисторов;

2) из проволоки (материал проволоки должен обладать низким температурным коэффициентом сопротивления);

3) жидкостные (например, из раствора в дистиллированной воде).

Делитель напряжения подходит для получения необходимого заниженного напряжения в случаях, когда подключенная нагрузка потребляет небольшой ток (доли или единицы миллиампер).

Примером подходящего использования является считывание напряжения аналоговым входом микроконтроллера, управление базой/затвором транзистора.

Делитель не подходит для подачи напряжения на мощных потребителей вроде моторов или светодиодных лент.

Чем меньшие номиналы выбраны для делящих резисторов, тем больше энергии расходуется впустую и тем выше нагрузка на сами резисторы. Чем номиналы больше, тем больше и дополнительное (нежелательное) падение напряжения, провоцируемое самой нагрузкой.

Рисунок 2. Резистивный делитель напряжения

В данной работе были рассмотрены общие вопросы, касающиеся трансформаторов напряжения, трансформаторов тока и делителя напряжения. Были изучены назначение, принцип действия и устройство различных конструкций. В работе приведена основная классификация типов трансформаторов и делителей. Даны сведения об основных параметрах и характеристиках отдельных конструкций трансформаторов тока и напряжения внутренней и наружной установки, а также приведены некоторые сведения об остальных типах.

1. Китаев В.Е. Трансформаторы. М.: Высшая школа, 1974. 216 с.

2 . Грумбина А.Б. Электрические машины и источники питания РЭА. М. Энергоатомиздат, 1990. 325 с.

3. Сидоров И.Н., Скорняков С.В. Трансформаторы бытовой радиоэлектронной аппаратуры, М.: Радио и связь, 1994. 98 с.

4. Афанасьев В.В.,Адоньев Н.М., Жалалис Л.В. Трансформаторы тока и др. Л.: Энергия, 1980. 344 с.

5. Бачурин Н.И. Трансформаторы тока. М. – Л.: Энергия, 1984. 376 с.

Примеры похожих учебных работ

Измерительные трансформаторы тока и напряжения

. трансформации. 1 Измерительные трансформаторы тока 1.1 Технические характеристики трансформаторов тока 1.1.1 Номинальный первичный и вторичный ток трансформаторов тока Трансформаторы тока характеризуются номинальным первичным током Iном1 (стандартная .

Измерительные трансформаторы тока и напряжения (2)

. произвести переключения в схеме под током предварительно закорачивают вторичную обмотку трансформатора тока. 2 Погрешности трансформатора тока Коэффициент трансформации трансформатора тока определяется следующим образом. Под воздействием .

Датчики тока и напряжения

. частоту и присутствует необходимость измерять высокие напряжения. Также напряжение можно измерить датчиками напряжения, основанные на эффекте Холла. Схематическое изображение измерения напряжения датчиком Холла замкнутого типа представлено на рисунке .

Измерение тока и напряжения. Понятие о технических регламентах. Стороны при процедуре .

. для измерения напряжения и силы тока применяются три разновидности метода сравнения: нулевой, дифференциальный и замещения. В соответствии с этим приборы для измерения напряжения и силы тока можно разделить на два .

При мо сдаточные испытания двигателей постоянного тока Испытание электрической прочности .

. проверяют соответствие измеренных или рассчитанных показателей качества требованиям стандартов. 2. ПРОГРАММА ПРИЁМО-СДАТОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА. В стандартах на электрические машины приводятся технические требования к показателям .

Разработка технологии монтажа трансформатора тока ТВ

Трансформатор представляет собой статический электромагнитный аппарат с двумя (или больше) обмотками, предназначенный чаще всего для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Преобразование энергии в трансформаторе осуществляется переменным магнитным полем. Трансформаторы широко применяются при передаче электрической энергии на большие расстояния, распределении ее между приемниками, а также в различных выпрямительных, усилительных, сигнализационных и других устройствах.

Содержание работы

1 Трансформаторы напряжения. 3
1.1 Основные понятия…………………………………………………. 3
1.2 Классификация трансформаторов………………………………….4
1.3 Конструктивные особенности трансформаторов………………….6
1.4 Маркировка трансформаторов……………………………………. 8
2 Трансформаторы тока…………………………………………………….11
2.1 Общие понятия……………………………………………………..11
2.2 Классификация конструкций трансформаторов тока……………12
2.3 Катушечные трансформаторы тока……………………………….13
2.4 Проходные трансформаторы тока………………………………. 14
2.5 Проходные стержневые трансформаторы тока…………………..15
2.6 Шинные трансформаторы тока……………………………………16
3 Делители напряжения…………………………………………………….17
3.1 Общие понятия……………………………………………………..17
3.2 Применимость делителя напряжения……………………………..18
Заключение…………………………………………………………………. 19
Список источников………………………………………………………….20

Файлы: 1 файл

Реферат тр-ры. Корченова.docx

Трансформатор тока имеет следующие основные назначения:

а) изолировать обслуживающий персонал и приборы от потенциала сети, в которой производятся измерения;

б) позволять производить измерение или учёт любых токов стандартными приборами, например на 5, А.

Часто один и тот же трансформатор тока может быть использован как для целей измерения, так и для целей защиты.

Примитивные трансформаторы тока впервые появились примерно в 1900 г.

В России производство трансформаторов тока началось в 1905 – 1910 гг. исключительно по германским чертежам.

Серийное и крупносерийное производство трансформаторов тока в Советском Союзе началось с открытием первого отечественного завода высоковольтной аппаратуры “Электроаппарат” в Ленинграде (1925 г.). На этом заводе созданы кадры специалистов в области трансформаторов тока и разработаны многочисленные оригинальные их конструкции.

2.2 Классификация конструкций трансформаторов тока

2.3 Катушечные трансформаторы тока

Во-первых, вследствие слабости катушечной изоляцией, разрядное напряжение таких трансформаторов весьма низко. Из-за этого данная конструкция применяется лишь на небольшие номинальные напряжения (0,5. 3, кВ) при пониженных требованиях к электрической прочности.

2.4 Проходные трансформаторы тока

Эти трансформаторы тока находят самое широкое применение в распределительных устройствах на 6. 35, кВ.

Рисунок 1. Проходной одновитковый трансформатор тока типа ТПОЛ-Р/Р со стержневой первичной обмоткой.

2.5 Проходные стержневые трансформаторы тока

Этим обуславливается специфическая особенность стержневых трансформаторов тока: чем больше ток – тем больше точность аппарата, а чем меньше ток - тем меньше его точность.

2.6 Шинные трансформаторы тока

Цель курсовой работы – проанализировать, выявить проблемы и определить перспективы её развития.

Для достижения указанной цели, в работе поставлены следующие задачи:

изучить исторический аспект изобретения.
дать детальную характеристику электрического аппарата.
выделить основные принципы, которые характерны для трансформатора
проанализировать динамику востребовательности с целью выявления основных тенденций;
оценить перспективы развития;
направления совершенствования
В данной работе используются следующие научные методы: сравнение, анализ и синтез, индукция и дедукция, статистический анализ.

Содержание

1. Трансформаторы, их назначение.…………………………………. 5

1.1 Трансформатор, его история. …………………. 5

1.2. Виды трансформаторов, их значение……………………………7

1.3 Основные части конструкции трансформатора…………………. 10

2.Принцип действия трансформатора……………………………. 16

2.1 Базовые принципы действия трансформатора……………….. 16

2.2 Принцип работы Однофазных и трехфазных трансформаторов специального назначения………………………………………….. 18

3.Примеры использования трансформаторов…………………….. 22

3.1 Применение в электросетях…………………………………… 22

3.2 Применение в источниках электропитания…………………. 23

3.3 Другие применения трансформатора………………………… 25

Список использованной литературы………………………………………..

Работа состоит из 1 файл

Документ Microsoft Office Word.docx

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Кафедра ______________________________ ______

КУРСОВАЯ РАБОТА по Физике на тему:

Трансформаторы, их назначение, принцип

действия, примеры использования.

Выполнил студент группы ЭЗ10-1

Алексеев А.Д

обучающийся по специальности

Экономика и управление на предприятии

Принял __________________________

Нижний Новгород

1. Трансформаторы, их назначение. …………………………………. 5

1.1 Трансформатор, его история. …………………. . 5

1.2. Виды трансформаторов, их значение……………………………7

1.3 Основные части конструкции трансформатора …………………. 10

2.Принцип действия трансформатора……………………………. 16

2.1 Базовые принципы действия трансформатора………………. . 16

3.Примеры использования трансформаторов…………………….. 22

3.1 Применение в электросетях…………………………………… 22

3.2 Применение в источниках электропитания……… …………. 23

3.3 Другие применения трансформатора………………………… 25

Список использованной литературы……………………………………….. 30

Трансформаторы - наиболее распространенные устройства в современной электротехнике. Трансформаторы большой мощности на напряжение до сотен киловольт составляют основу систем передачи электроэнергии от электростанций в линии электропередачи. Эти трансформаторы повышают напряжение переменного тока до значений, необходимых для экономичной передачи электроэнергии на значительные расстояния. В местах распределения электроэнергии между потребителями применяют трансформаторы, понижающие напряжение до требуемых для потребителя значений. Наряду с этим трансформаторы являются элементами электроприводов, нагревательных и других установок, где они осуществляют преобразование напряжения питающей сети до значений, необходимых для работы электродвигателей, нагревательных печей и других электроустройств.

Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две (или более) индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования посредством явления электромагнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока.

Трансформаторы малой мощности различного назначения используются в устройствах радиотехники, автоматики, сигнализации, связи и т. п., а так же для питания бытовых электроприборов. Назначение силовых трансформаторов -- преобразование электрической энергии в электрических сетях и установках, предназначенных для приема и использования электрической энергии.

Трансформаторы специального назначения предназначены для непосредственного питания потребительской сети или приемников электрической энергии, отличающихся особыми условиями работы, характером нагрузки или режимом работы.

Трансформаторы являются наиболее широко используемыми элементами в различной аппаратуре.

Объектом исследования в курсовой работе выступает Трансформатор. Предметом исследования является принцип действия , проблемы их исполнения и использовании.

Цель курсовой работы – проанализировать, выявить проблемы и определить перспективы её развития.

Для достижения указанной цели, в работе поставлены следующие задачи:

изучить исторический аспект изобретения.
дать детальную характеристику электрического аппарата.
выделить основные принципы, которые характерны для трансформатора
проанализировать динамику востребовательности с целью выявления основных тенденций;
оценить перспективы развития;
направления совершенствования
В данной работе используются следующие научные методы: сравнение, анализ и синтез, индукция и дедукция, статистический анализ.

Теоретической базой курсовой работы выступили труды ведущих отечественных специалистов по физике.

1. Трансформаторы, их назначение.

1.1 Трансформатор, его история.

Трансформа́тор (от лат. transformo — преобразовывать) — электрический аппарат, имеющий две или более индуктивно связанные обмотки и предназначенный для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока (ГОСТ Р52002-2003). Трансформатор может состоять из одной (автотрансформатор) или нескольких изолированных проволочных, либо ленточных обмоток (катушек), охватываемых общим магнитным потоком, намотанных, как правило, на магнитопровод (сердечник) из ферромагнитного магнито- мягкого материала.[1]

Для создания трансформаторов необходимо было изучение свойств материалов: неметаллических, металлических и магнитных, создания их теории.

Столетов Александр Григорьевич (профессор МУ)сделал первые шаги в этом направлении — обнаружил петлю гистерезиса и доменную структуру ферромагнетика (1880-е).

Братья Гопкинсоны разработали теорию электромагнитных цепей.

В 1831 году английским физиком Майклом Фарадеем было открыто явление электромагнитной индукции, лежащее в основе действия электрического трансформатора, при проведении им основополагающих исследований в области электричества.

Схематичное изображение будущего трансформатора впервые появилось в 1831 году в работах Фарадея и Генри. Однако ни тот, ни другой не отмечали в своём приборе такого свойства трансформатора, как изменение напряжений и токов, то есть трансформирование переменного тока[2].В 1848 году французский механик Г. Румкорф изобрёл индукционную катушку особой конструкции. Она явилась прообразом трансформатора.[3]

30 ноября 1876 года, дата получения патента Яблочковым Павлом Николаевичем, считается датой рождения первого трансформатора. Это был трансформатор с разомкнутым сердечником, представлявшим собой стержень, на который наматывались обмотки. Первые трансформаторы с замкнутыми сердечниками были созданы в Англии в 1884 году братьями Джоном и Эдуардом Гопкинсон. Большую роль для повышения надежности трансформаторов сыграло введение масляного охлаждения (конец 1880-х годов, Д.Свинберн). Свинберн помещал трансформаторы в керамические сосуды, наполненные маслом, что значительно повышало надежность изоляции обмоток. С изобретением трансформатора возник технический интерес к переменному току. Русский электротехник Михаил Осипович Доливо-Добровольский в 1889 г. предложил трёхфазную систему переменного тока, построил первый трёхфазный асинхронный двигатель и первый трёхфазный трансформатор. На электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне в 1891 г. Доливо-Добровольский демонстрировал опытную высоковольтную электропередачу трёхфазного тока протяжённостью 175 км. Трёхфазный генератор имел мощность 230 кВт при напряжении 95 В.[1]

1928 год можно считать началом производства силовых трансформаторов в СССР, когда начал работать Московский трансформаторный завод ( впоследствии — Московский электрозавод).

В начале 1900-х годов английский исследователь-металлург Роберт Хедфилд провёл серию экспериментов для установления влияния добавок на свойства железа. Лишь через несколько лет ему удалось поставить заказчикам первую тонну трансформаторной стали с добавками кремния.[5]

Следующий крупный скачок в технологии производства сердечников был сделан в начале 30-х годов XX в, когда американский металлург Норман П. Гросс установил, что при комбинированном воздействии прокатки и нагревания у кремнистой стали появляются незаурядные магнитные свойства в направлении прокатки: магнитное насыщение увеличивалось на 50 %, потери на гистерезис сокращались в 4 раза, а магнитная проницаемость возрастала в 5 раз.

1.2 Виды трансформаторов, их значение.

Силовой трансформатор — трансформатор, предназначенный для преобразования электрической энергии в электрических сетях и в установках, предназначенных для приёма и использования электрической энергии.

Автотрансформа́тор — вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только электромагнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения. Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД, поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию — это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно. Недостатком является отсутствие электрической изоляции (гальванической развязки) между первичной и вторичной цепью. Применение автотрансформаторов экономически оправдано вместо обычных трансформаторов для соединения эффективно заземленных сетей с напряжением 110 кВ и выше при коэффициентах трансформации не более 3-4.Существенным является меньший расход стали для сердечника, меди для обмоток, меньший вес и габариты, и в итоге — меньшая стоимость.

Трансформа́тор то́ка — трансформатор, питающийся от источника тока. Типичное применение — для снижения первичного тока до величины, используемой в цепях измерения, защиты, управления и сигнализации. Номинальное значение тока вторичной обмотки 1А , 5А. Первичная обмотка трансформатора тока включается в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, равен току первичной обмотки, деленному на коэффициент трансформации. ВНИМАНИЕ! Вторичная обмотка токового трансформатора должна быть надёжно замкнута на низкоомную нагрузку измерительного прибора или накоротко. При случайном или умышленном разрыве цепи возникает скачок напряжения, опасный для изоляции, окружающих электроприборов и жизни техперсонала!

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам