TRANSFORMATORUL MONOFAZAT
Este o masina electrica statica (fara parti in miscare) prin care se asigura modificarea parametrilor energiei electrice de curent alternativ (tensiune, curent, numar de faze) pastrand constants frecventa. Si in cazu azul tran ransfo sformat rmato orulu ruluii isi past pastre reaz azaa val valabil abilit itat ateea prin princcipi ipiul reversibilitatii: un transformator poate fi ridicator de tensiune sau coborator de tensiu tensiune ne dupa dupa cum raport raportul ul tensiu tensiunil nilor or din primar primar si secund secundar ar este este subuni subunitar tar,, respectiv supraunitar. De aici rezulta posibilitatea de a alege cea mai convenabila valoare pentru tensiunea sub care energia electrica, este produsa (5000 ... 2000 !), transportata (220, "#0, $50 %!), distribuita (&" sau '50 %! si 5,5 sau 20 %!) si in final, utilizata (220 ! sau "#0 !). 1.1. Parti componente. Rol functional_ n orice transforma transformator, tor, curentul curentul alternativ alternativ primar genereaza genereaza intrun intrun circuit circuit magnetic un flu* alternativ care, la randul sau, induce in bobina+ul secundar o tensiune tensiune electromot electromotoare oare cu aceeasi aceeasi variatie variatie (alternati (alternativa va sinusoida sinusoidala) la) si aceeasi aceeasi perioada ca si curentul primar primar (fig. ".'.). n transformator indeplineste trei categorii de functii, si anume: '. crearea unui flu* alternativ (functie asigurata de infasurarea primara) 2. asigurarea circuitului magnetic pentru inc-iderea liniilor de camp (functie asigurata de miezul magnetic) '. generarea curentului indus (functie asigurata de infasurarea secundara) 2. receptarea curentului primar si trimiterea celui secundar in circuitul e*terior (functie asigurata de borne si treceri izolante) ". reglarea tensiunii (funcfie asigurata de regulatorul de tensiune) '. sustinerea si prote+area elementelor componente (functie asigurata de cuva si capacul acesteia) 2. racirea (naturala sau fortata, in aer sau in ulei) ". fi*area si manipularea (functie asigurata de sc-ela si de inelele de prindere) . supraveg-erea functionarii si intretinerea (functie asigurata de termometre, nivelmetre pentru ulei, dispozitive de golire si umplere pentru ulei etc.) n plus fata de problemele generale privind constructia masinilor electrice rotative, la transformatoare e*ista cateva aspecte particulare, si anume: . /educerea pierderilor ntrun transformator, pierderile sunt magnetice (in fier prin -isterezis si prin curenti turbionari) si electrice (in cuprul infasurarilor prin efect oule). 1ierderile din prima categorie sunt diminuate prin realizarea miezului din tole subtiri cu pierderi specifice foarte mici. 1ierderile prin efect oule se micsoreaza prin
adop adopta tare reaa unei unei dens densit itat atii de cure curent nt mode modera rate te in infa infasu sura rari. ri. u toat toatee aces aceste tea, a, incalzirea ramane destul de puternica si impune masuri pentru racire.
3. Izolarea infasurarilor intre ele si fata de masa se impune a fi realizata cu gri+a. Rezist sten enta ta la efor efortu turi ri elec electr trod odin inam amic ice: e: conduc . Rezi conductoa toarel relee aprop apropiat iatee si paralele pot fi supuse unor eforturi considerabile (de atractie sau de respingere) care trebuie prevazute si anulate. D. Rezistenta infasurarilor la socurile provocate de supratensiuni. supratensiuni. E. Redu (prin n aleg aleger erea ea unor unor tole tole cu Reduce cere rea a gaba gabari ritu tulu luii si a gre greutat utatii ii (pri permeabilitate magnetica magnetica ridicata). Circuitu Circuitull magneti magneticc al transformatorului asigura inc-iderea liniilor de camp magnet magnetic ic si serves serveste te drept drept suport suport pentru pentru infasu infasurari rarile le prima primara ra si secund secundara ara.. 4a realizarea sa se utilizeaza tole laminate la cald, groase de 0,"5 mm si izolate cu lac (pentru transformatoare de putere mica) ori tole laminate la rece (numite si cu cris crista tale le orie orient ntat ate e), ), avan avand d acee aceeas asii gros grosim ime, e, insa insa izol izolat atee prin prin trat tratam amen ente te termoc-imice calit de grosime negli+abila (pentru restul transformatoarelor). 6iez 6iezur uril ilee magn magnet etic icee pot pot fi in manta s i cu coloa sectiunea patrata, patrata, coloane ne cu sectiunea dreptung-iulara sau in trepte.
6iezuirile magnetice pot fi realizate prin doua procedee: prin suprapunere (figura '.2.a)7 prin intretesere (figura '.2.b).
Fig. 1.2. Modalitati de imbinare a miezurilor magnetice: a prin suprapunere7 b prin ntretesere
!arianta a presupune stan+area unor tole 8, respectiv ,,9. iecare din aceste tipuri de tole se impac-eteaza separat, dupa care cele doua miezuri magnetice astfel realizate se asambleaza. 1rincipalul dezavanta+ al acestei variante este intrefierul mare din zona de imbinare, intrefier care poate conduce la aparitia unor zgomote si vibratii importante. Din aceasta cauza, in foarte multe cazuri practice se apeleaza la miezuri realizate prin intretesere. n acest caz tolele se plaseaza pe pozitii diferite in functie de stratul din care fac parte. 1entru e*emplificare, in figura '.2 sunt prezentate pozitiile acestor tole corespunzatoare la doua straturi succesive. Strangerea pac-etului de tole se face cu a+utorul unor buloane izolate fata de miez. n cazul utilizarii tolelor laminate la rece se are in vedere ca directia liniilor de camp sa coincida, pe cat posibil, cu directia de laminare. 1entru ca in zona de imbinare a coloanelor cu +ugurile abaterea liniilor de camp de la directia de laminare sa fie cat mai mica, tolele se imbina sub ung-iuri de 5; sau "0<&0;. /igidizarea unui astfel de miez se face cu banda sau cu lacuri speciale. n ceea ce priveste dispunerea infasurarior transformatorului se poate adopta una din urmatoarele trei modalitati: A. infasurari concentrice simple (fig. '.".a) utilizate cel mai frecvent: infasurarea de +oasa tensiune langa miez si cea de inalta tensiune la e*terior7 B. infasurari biconcentrice (fig. '.".b) utilizate la transformatoare mari: infasurarea de inalta tensiune este plasata intre doua bobine de +oasa tensiune7 C. Infasurari alternate (fig. '.".c): infasurarile sunt realizate din galeti montati alternativ (galet = parte componenta a infasurarii unui transformator, avand forma unui inel cu sectiunea dreptung-iulara si alcatuita din mai multe straturi de spire).
Fig. 1.3. Bobinaul transformatoarelor a ! concentric" b ! biconcentric" c ! alternat
1entru bobina+ se utilizeaza, aproape e*clusiv, cuprul: conductor rotund (pentru curenti pana la 0 50 ), conductor profilat de sectiune dreptung-iunlara (pentru curenti mari). zolatia intre spire se realizeaza cu email la curenti mici si cu
-artie electroizolanta la curenti mari. 4a infasurarile de inalta tensiune se utilizeaza izolatie din bumbac. nfasurarile transformatorului necesita o consolidare puternica pentru a rezista fortelor electrodinamice radiale si a*iale care se e*ercita intre conductoarele paralele ale bobinelor. Daca fortele radiale nu pot fi evitate si pentru a nu se deforma bobinele, acestea se caleaza pe miez, pentru fortele a*iale se pot lua masuri constructive de reducere: acestea constau in realizarea unor bobine cu inaltimea egala cu inaltimea coloanelor miezului, astfel incat +ugurile (superior si inferior) sa le fi*eze cat mai bine. /ezistenta infasurarilor la socurile provocate de supratensiunile atmosferice se asigura prin masuri constructive care vizeaza repartitia uniforma a potentialelor pe conductoarele bobinelor (altfel, prima spira cea care primeste supratensiunea capata un potential mult mai mare decat celelalte si apare riscul strapungerii izolatiei si amorsarii unui arc electric avarie grava). 1rimele spire au izolatia dimensionata mai larg si egalizarea potentiator se realizeaza printrun inel de garda plasat deasupra intrarii bobina+ului (rolul sau este similar unui paratrasnet). 1entru izolarea bobinelor se utilizeaza materiale electroizolante (lac, -artie bumbac), ecrane electroizolante (intre infasurarea de inalta tensiune si cea de +oasa tensiune), impregnare si imersare in ulei (uleiul constituie si mediu de racire). 4a puteri mari, incalzirea este puternica (si pierderile sunt mari) si de aceea cuva este prevazuta cu radiatoare (sau cu tevi) pentru cresterea suprafetei de racire. Cu#a transformatorului este prevazuta cu un capac pe care se afla: $ izolatorii de trecere% care asigura legarea infasurarilor la reteaua de alimentare7 > conser#atorul (vas cilindric care preia variabile de volum ale uleiului datorate incalzirii si izoleaza uleiul din cuva fata de aer, apa ori impuritati care ii pot altera proprietatile izolante). 1.2. Principiul de functionare. Ecuatiile transformatorului 1rincipiul de functionare unctionarea se bazeaza pe fenomenul de inductie electromagnetica care are loc intre doua sau mai multe infasurari aflate in prezenta si parcurse de curenti alternative 1entru marirea cupla+ului dintre acestea, ele se plaseaza pe un miez magnetic (fig. '.). n figura anterioara, pentru simplificare, a fost considerat un transformator monofazat dotat cu doua infasurari, ale caror numere de spire sunt ? ' respectiv ?2. 1rima dintre acestea, alimentata la o retea de curent alternativ de tensiune ut poarta numele de infasurare primara, in timp ce cea dea doua, la bornele careia se
stabileste, prin inductie electromagnetica, tensiunea U (la mersul in gol), se numeste infasurare secundara. Datorita alimentarii infasurarii primare, in miezul magnetic va lua nastere un camp magnetic fascicular φ ce va induce, in cele doua infasurari, tensiunile electromotoare: 20
u e'
N '
= −
d φ dt
si
ue2
N 2
= −
d φ dt
Fig. 1.&. 'c(ema de principiu a unui transformator monofazat
si
n regim permanent sinusoidal raportul valorilor efective ale acestora, , este egal cu raportul numerelor de spire:
U e'
U e 2
k
=
U e' U e 2
N ' =
N 2
unde %: poarta numele de raport de transformare. Daca se negli+eaza rezistentele infasurarilor si campul care nu inlantuie infasurarea secundara (dispersiile) se pot face apro*imarile U e = U si U e = U . 1rin urmare se poate scrie: '
U e' U e 2
N ' =
2
20
U ' =
N 2
U 20
Din aceasta relatie rezulta ca, printro alegere corespunzatoare a numerelor de spire, se poate obtine valoarea dorita a tensiunii secundare necesare alimentarii unui consumator.
1.3. Ecuatiile transformatorului
Se considera un transformator monofazat cu doua infasurari (fig. '.5): infasurarea primara, cu N spire si rezistenta R la o retea de tensiune alternativa u si parcursa de curentul i respectiv infasurarea secundara, cu N spire si rezistenta R , tensiunea u2 si curentul i 2 , conectata pe un consumator de tip R, L, '
'
'
'
2
2
C.
Se presupune, de asemenea, ca nu se ia in considerare fenomenul de saturatie a miezului magnetic.
ig. '.5. Sc-ema transformatorului monofazat
ig. '.&. /eguli de asociere a sensurilor tensiunilor si curentilor pentru receptoare si surse
Se aplica acum, in mod similar, teorema a doua a lui @irc--off pe conturul 6arimile utilizate pentru scrierea acestor ecuaAii au semnificatii isemanatoare cu cele prezentate anterior.
ig. ".#. E*plicativa privind modul de alegere a conturului r 2 .
1entru scrierea acestor ecuatii sa Ainut cont de faptul ca inductivitatile de dispersie sunt constante atorita faptului ca liniile flu*urilor de dispersie corespunzatoare, se inc-id, in cea mai mare arte, prin aer, nefiind astfel influence de saturatia miezului. Ecuatiile poarta numele de ecuatiile transformatorului electric in comple* simplificat (fara raportarea secundarului la primar).
cestora li se adauga si asanumita ecuatie a circuitului de magnetizare: U e'
Z 'm I 0'
= −
unde: Z 'm
=
R'm
j 'm .
+
6arimile care intervin in ultima relatie sunt impedanta, rezistenta si, respectiv, reactanta de magnetizare. Bransformatoarele sunt realizate, in general, astfel incat tensiunile celor doua infasurari sa fie diferite. 1rin urmare, conform ultimei relatii a sistemului , numerele de spire ale acestora sunt diferite. n plus, rezistentele, reactantele si caderile de tensiuni pe infasurari au valori dependente de numerele de spire. Din aceasta cauza nu este posibila realizarea unei comparatii intre parametrii celor doua infasurari sau intre tensiunile acestora. 1entru a face posibila o asemenea analiza comparativa sa introdus conceptul de raportare a infasurarilor stfel, daca raportarea se face la infasurarea primara, secundarul real se inlocuieste cu un secundar ec-ivalent al carui numar de spire este egal cu eel al primarului, N . 1rin raportare se conserva solenatiile, pierderile in infasurari si in miez, puterea transmisa consumatorului, puterea reactiva de magnetizare a miezuiui si puterea reactiva corespunzatoare campului de dispersie. cestea sunt de altfel conditiile care conduc la obtinerea relatiilor de legatura intre valorile raportate ale parametrilor si marimilor modificate, si valorile lor reale. stfel, pentru a obtine relatia dintre valorile curentilor secundarului raportat la primar, I % si valoarea reala a curentului secundar, I2 se pune conditia de conservare a solenatiei secundare: '
C
2
C
N ' I 2
=
N 2 I 2
sau, ec-ivalent: I 2C
' =
I 2 k
De asemenea, prin raportare se conserva pierderile din infasurarea secundara: P j R I R I , ceea ce conduce la: 2
2
=
R2C
2
=
2
=
C
C
2
2
k 2 R2
n continuare, tot cu a+utorul sistemului , se va construi un circuit electric care sa poata inlocui in calcule transformatorul real. cest circuit poarta numele de sc-ema ec-ivalenta a transformatorului electric. n acest scop se cauta o relatie intre U si I in care sa nu intervina decat parametrii transformatorului. '
'
igura '.. Sc-ema ec-ivalenta 8B
1rin detalierea componentelor impedantelor de mai sus se obtine sc-ema ec-ivalenta din figura '.'0 ceasta sc-ema ec-ivalenta poate inlocui in calcule transformatorul real (se supune acelorasi ecuatii de functionare ca si transformatorul real).
ig. '.'0. Sc-ema 8B reprezentata cu rezistente si reactante
Sc-emele ec-ivalente prezinta avanta+ul ca inlocuiesc cupla+ul magnetic cu un cupla+ galvanic, simplificand astfe analiza comportarii transformatorului in diverse regimuri de functionare. '.. /egimul de functionare in gol a transformatorului electric monofazat Se spune ca un transformator electric functioneaza in gol atunci cand infasurarea primara este alimentata de la o sursa de curent alternativ, iar cea secundara este desc-isa (impedanta de sarcina FG = oo, respectiv curentul de C sarcina I 2 = 0). n aceste conditii, sc-ema unui transformator electric monofazat, in cazul acestui regim de functionare, este cea prezentata in figura '.''. 1e aceasta sc-ema, cu i'0 it& a fost notat asanumitul curent de mers in gol iar cu u20 tensiunea la bornele infasurarii secundare in acest caz.
ig. '.''. Sc-ema transformatorului la functionarea in gol
Ecuatiile de functionare corespunzatoare acestui regim se obtin prin particularizarea relatiilor pentru conditiile enumerate anterior. cestea au urmatoarele forme: U ' = Z ' I '0 − U e' U e' = U 2C = kU 20 I 0' = I '0 U e' = − Z 'm I '0
Sc-ema ec-ivalenta corespunzatoare se obtine cu a+utorul relatiilor de mai sus. stfel, inlocuind ultima ecuatie in prima, se obtine: U '0 = Z ' I '0 + Z 'm I '0
,
sau, ec-ivalent: U '0 = Z ' I '0
cu Z '0 = Z ' + Z 'm
unde Z '0 poarta numele de impedanta de mers in gol a transformatorului. n aceste conditii sc-ema ec-ivalenta cautata are una din formele prezentate in figura '.'2.
ig. '.'2. !ariante ale sc-emei ec-ivalente la functionarea in gol
Daca se detaliaza impedantele Z ' si Z 'm se obtine: U ' = ( R' + j 'σ + R'm + j 'm ) I '0
cestei relatii ii corespunde sc-ema ec-ivalenta din figura '.'".
Dupa cum se poate observa din figura '.'2 a, in regim de mers in gol transformatorul este practic ec-ivalent cu doua bobine legate in serie (o bobina de impedanta
Z '
si o alta de impedanta Z 'm ).
Datorita valorii foarte mari a impedanfei de magnetizare, Z 'm , curentul de mers in gol, I '0 , are o valoare redusa, I '0 =('H5)I I ' N
ig. '.'". Sc-ema ec-ivalenta cu detalierea rezistentelor si reactantelor
!aloarea curentului I corespunzatoare tensiunii de alimentare nominale, se numeste curent nominal de mers in !ol . '0
U ' N
1.". Incercarea de mers in !ol ceasta incercare se realizeaza cu a+utorul sc-emei electrice din figura '.'.
ig. '.'. Sc-ema de incercare a transformatorului electric monofazat pentru regimul de functionare in gol
1entru efectuarea acestei probe se procedeaza in felul urmator: se alimenteaza infasurarea primara la un autotransformator care furnizeaza o tensiune reglabila7 se modifica aceasta tensiune in limitele (0H l,2) ' N . se citesc valorile corespunzatoare ale curentilor, I '0 si puterilor de mers in gol, P '0 7 se reprezinta caracteristicile pentru functionarea in gol J I '0 = f('), P '0
= f( U ' ).
cos ϕ '0 =
P '0 U ' I '0
= f (U ' )K
Lbservatie: mpedanta de mers in gol, Z '0 , ca orice alta impedanfa, poate fi scrisa sub forma: Z '0 = R'0 + j '0 unde R'0 si '0 sunt rezistenta, respectiv reactanta de mers in gol. /elatiile de calcul ale acestora se obtin prin detalierea impedantei de dispersie a primamlui,
Z '
, si a celei de magnetizare, Zj . n aceste conditii avem:
Z '0 = Z ' + Z 'm = R' + j 'σ + R'm + j 'm
dentificand acum termenii din membrul al doilea al relatiilor , rezulta: R'0 = R' + R'm '0 = 'σ + 'm
Binand cont de observatia anterioara, se pot determina parametrii de mers in gol: Z '0 = R'0 =
U ' N I '0 N P '0 N I '02 N
'0 = Z 2'0 − R 2'0
unde cu indicele ? au fost notate valorile marimilor respective corespunzatoare tensiunii nominaie. Brebuie mentionat, de asemenea, ca intreaga putere primita de transformator de la retea, la fiinctionarea in gol, se transforma in pierderi. ceste pierderi pot fi detaliate dupa cum urmeaza: pierderi in conductoarele infasurarii primare, pj'0 7 pierderi in miezul feromagnetic, pe. 1rin urmare, se poate scrie: P '0 = P j'0 + P #e
unde
P j'0 = R' I '02
.
Deoarece I '0 〈〈 I ' N , rezulta ca pierderile din infasurarea primara la functionarea P 〈〈 P
in gol sunt negli+abile in raport cu cele nominaie ( j'0 j' N )> ntrucat flu*ul magnetic din miezul transformatorului are aproape aceeasi valoare, atat la functionarea in gol, cat si la functionarea in sarcina, rezulta ca pierderile in fier, pt, sunt, apro*imativ, aceleasi in ambele cazuri. um insa
P j' N
si P #e au valori comparabile, tinand cont de ultimele observatii,
rezulta ca: P j'0 〈〈 P #e
1.$. Re!imul de scurtcircuit
ig. ".'5. Sc-ema transformatorului monofazat in regim de scurtcircuit
Se spune ca un transformator electric functioneaza in scurtcircuit daca infasurarea primara este alimentata de la o sursa de curent alternativ, iar cea C
secundara este scurtcircuitata ( Z C= 0 , respectiv U 2 = 0). Sc-ema electrica a transformatorului electric monofazat, in aceste conditii, este cea prezentata in figura de mai sus. 1e aceasta sc-ema, cu ulsc, ilsc Mi i2sc sau notat tensiunea, curentul primar si cel secundar de scurtcircuit. n aceste conditii, ecuatiile de functionare devin: U ' sc = Z ' I ' sc − U e' sc U eC 2 sc = Z 2C I 2C sc I 0' sc = I ' sc + I 2C sc U e' sc = − Z 'm I 0' sc C
n plus,
U e 2 sc = U e' sc
um impedanta de magnetizare Z 'm (parcursa de curentul I 0' sc pe sc-ema in B) este foarte mare, rezulta ca I 0' sc este foarte mic si, prin urmare, ecuatia a treia a C
sistemului anterior capata forma: I ' sc = − I 2 sc 1entru a obtine sc-ema ec-ivalenta in regim de scurtcircuit, se inlocuieste relatia anterioara in ecuatia a doua a sistemului. Se obtine astfel: C
U eIsc = − Z 2 I ' sc
nlocuind acum in prima ecuatie a aceluiasi sistem, rezulta: U ' sc = Z ' I ' sc + Z 2C I ' sc = Z ' sc I ' sc
unde cu Z ' sc a fost notata asanumita impedanta de scurtcircuit:
Z ' sc = Z ' + Z 2C = R' + j 'σ + R2C + j 2σ
a orice impedanfa, si Z ' sc se poate scrie sub forma: Z ' sc = R' sc + j ' sc
dentificand termenii din relatiile de mai sus, se obtin rezistenta si reactanta de scurtcircuit: R' sc = R' + R2C C
' sc = 'σ + 2σ
Sc-ema ec-ivalenta se obtine pe baza relatiilor. ceasta are forma indicata in figura urmatoare.
ig. '.'&. Sc-ema ec-ivalenta cu evidentierea rezistentelor si reactantelor
1.%. Incercarea de scurtcircuit ceasta incercare se efectueaza cu a+utorul sc-emei electrice prezentate in figura urmatoare.
ig. ".'$. Sc-ema de incercare a transformatoruiui electric monofazat in regim de scurtcircuit
1ierderile totale din transformator, la functionarea in scurtcircuit, sunt date de relatia: P ' sc = P j' sc + P j 2 sc + P #e
unde p +lsc, p2sc si pe au semnificatiile cunoscute.
Lbservatie: Distingem doua regimuri de scurtcircuit: scurtcircuit de avarie7 scurtcircuit de proba. Scurtcircuitul de avarie este acel regim de functionare in care infasurarea secundara este scurtcircuitata, iar cea primara alimentata cu tensiunea nominala sau cu o tensiune de ordinul acesteia. n aceasta situatie, infasurarile sunt parcurse de curenti foarte mari, I ' sc = ($ < 20) I ' N
, datorita faptului ca acestia sunt limitati doar de rezistenta si de reactanta de dispersie care au valori foarte mici. Scurtcircuitul de proba (incercare) presupune scurtcircuitarea infasurarii secundare si alimentarea primarului cu o tensiune redusa. n acest caz, infasurarile sunt parcurse de curenti de ordinul valorii nominale, l? . Bensiunea de alimentare a infasurarii primare pentru care infasurarile sunt parcurse, in regim de scurtcircuit, de curentii nominali se numeste tensiune nominala de scurtcircuit, U ' scN . ceasta se e*prima, de obicei, in procente din tensiunea nominala: u' scN I =
U ' scN U ' N '00
n mod obisnuit, aceasta are valori cuprinse in domeniul (5N'2)I. Daca presupunem ca ne gasim in situatia unui scurtcircuit de proba, conform celor aratate anterior, tensiunea de alimentare este redusa fata de cea nominala. 1rin urmare, deoarece pierderile in fier, pe, sunt dependente, apro*imativ, de patratul tensiunii, rezulta ca acestea se pot negli+a fata de pierderile din infasurari. n aceste conditii ('.52) devine: 2 C 2 P ' sc = R' I ' sc + R2 I 2 sc
.
R' sc
fiind asanumita rezistenta de scurtcircuit. !aloarea acesteia se obtine din relatia anterioara: R' sc =
P ' sc 2
I ' sc
1e de alta parte, cu a+utorul sc-emei ec-ivalente se obtine: Z ' sc =
U ' sc I ' sc
/eactanta de scurtcircuit, O lsc, se obtine imediat:
2
2
' sc = Z ' sc − R' sc
.
'.#. unctionarea in sarcina a transformatorului electric
n acest caz, transformatorul primeste putere electrica din retea, pe la bornele infasurarii primare, isi acopera pierderile, restul debitando catre consumatorul conectat la bornele secundarului. Ecuatiile de functionare corespunzatoare acestui regim sunt date de ('.2#): U '
= Z ' I ' − U e'
C
= − Z 2 I 2 − U e 2
U 2
C
= Z C I C2
I 0'
= I ' + I 2
U 2
U e'
C
C
C
C
= − Z 'm I 0'
Sc-emele sunt valabile pentru un transformator monofazat sau o faza a unui transformator trifazat simetric. nalizand sc-ema din figura '.' b, rezulta ca putem scrie: U ' = Z ' sc I ' + U 2
unde, conform ('.50): Z ' sc = R' sc + j ' sc
n plus, se vor utiliza urmatoarele notatii: componenta activa a tensiunii de scurtcircuit: U ' sc = R' sc I ' componenta reactiva a tensiunii de scurtcircuit: U ' sc = j ' sc I ' . '.. aracteristica e*terna a unui transformator 1rin caracteristica e*terna a unui transformator se intelege dependenta tensiunii la bornele infasurarii secundare in functie de curentul secundar, 2 = f(2), pentru situatia in care t =ct. si cos P = ct. Binand seama de caracterul sarcinii (rezistiv, inductiv, capacitiv), reprezentarea grafica a caracteristicilor e*terne ale transformatorului arata ca in figura '.2'.
ig. '.2'. aracteristici e*terne ale unui transformator
'.'0. 3ilantul de puteri. /andamentul 3ilantul puterii al transformatorului electric monofazat poate fi surprins urmarind figura '.22. Semnificatiile si relatiile de calcul ale marimilor utilizate sunt urmatoarele: puterea activa absorbita din retea: P ' = U ' I ' cos ϕ '
puterea transmisi consumatorului: P 2 = U 2 I 2 cos ϕ 2 pierderile din infasurarea primara: 2
P j' = R' I '
pierderile din infasurarea secundara: 2
P j 2 = R2 I 2
pierderile din miezul feromagnetic: P #e
2
= R'm I 0'
onform celor aratate in cadrul subcapitolului dedicat functionarii in scurtcircuit, pierderile infasurari sunt apro*imativ egale cu cele de la scurtcircuitul de proba:
I p j' + p j 2 = R' sc I '2 = R' sc I '2 N ( ' ) 2 = k s p' scN . I ' N k s =
unde
I ' I ' N
se numeste coeficient de sarcina.
4a randul lor, pierderile din miezul feromagnetic. p #e , conform celor demonstrate la fncercarea de mers in gol, se calculeaza cu relatia: p #e = p'0 N
. n continuare vom considera ca suntem in situatia: U 2 = U 20 ≅ U 2 N
n aceste conditii, puterea transmisa consumatorului, 1 2, poate fi scrisa sub forma: 12=22cosQp2 =282? RcosQp2 =% sS6cosQp, unde S este puterea aparenta nominala secundara, iar %s coeficientul de k s =
sarcina ( η =
I ' I ' N
=
I 2 I 2 N
).
k s & 2 N cos ϕ 2 k s & 2 N cos ϕ 2 + k s2 p' scN + p'0 N
u a+utorul acestei relatii se pot reprezenta caracteristicile corespunzatoare fig '.2.".
ig '.2" E*emple de caracteristici
η = f ( k s )
η = f ( k s )
)ormati# de protectie a muncii
Specifice Bransformatoarelor ncercarea transformatoarelor(in special probele la care se utilizeasa sau apar tensiuni ridicate) se face pe platforme special amena+ate si de catre personal calificat si specializat pt probe. 4ocurile amena+ate pentru efectuarea probelor trebuie sa fie ingradite si marcate vizibil cu indicatoare. Este interzisa patrunderea personalului nespecializat si neautorizat pt efectuarea probelor, in interiorul platformelor de incercare, pe toatas durata incercrilor sub tensiune. samblarea masinilor electrice, se face prin metode curente, de asamblare (insurubari, presari, nituiri), precum si prin operatii specifice (3anda+area bobinelor). n afara de regulile generale de protectie a muncii, privitoare de protectie a muncii privitoare de la operatiile curente de asamblare, se vor respecta urmatoarele: 4a impac-earea si asamblarea transformatoarelor, sculele si dispozitivele folosite, trebuie sa corespunda din punct de vedere te-nic, operatiunilor te-nologice la care sunt folosite. 4ucratorii care in timpul lucrului folosesc unele de mana producatoare de scantei, asc-ii metelica ,etc. !or purta oc-elari de protectie. Boate uneltele de mana trebuie verificate cu atentie la inceputul sc-imbului si periodic, in functie de frecventa de utilizare a acestora. 4a lucrul pe banda, innainte de pornirea benzilor de monta+, se va verifica starea te-nica a mecanismelor de actionare. 4ocrul pe banda se va efectua in pozitia sezand pe scaune adecvate, fara improvizatii. 4a montarea pieselor din materiale care prezinta muc-ii, ascutite sau bravuri, se vor folosii degetare sau manusi de protectie. Este interzisa folosirea derivatiilor provizorii de la tabloul de distributie, de la bornele de alimentare sau de la orice punct al instalatiilor.
Argument
Bransformatorul electric monofazat, a fost inventat pe la inceputul erei te-nologice, nu mult dupa revolutia industriala. nitial, acesta a fost creat datorita necesitatii de a modifica parametrii energiei electrice, pentru a satisface diferite nevoi, si astfel sa putut creste sau scade tensiunea sau intensitatea curentului (dupa caz), mai usor si mai e*act. 4a inceput, transformatorul nu a avut mari aplicatii te-nologice, dar acum , in prezent, este folosit la toate aparatele electronice, dar cele mai mari si mai impresionante transformatoare electrice, sunt cele folosite pentru transportul energiei electrice. ara aceste transformatoare, transportul curentului electric pe distante medii si mari, ar fi aproape imposibil din punct de vedere economic, datorita pierderilor enorme ce pot aparea prin efect oule, prin campul electromagnetic generat de conductoarele retelelor de transport, dar si prin rezistenta contactelor care cu timpul se o*ideaza, sau se slabesc. ara transformatoare electrice, am trai inca in epoca de dinaintea /evolutiei industriale, citind la lumina lumanarii.
Cuprins
'.Bransformatorul electric '.'1arti componente./ol functional '.2 1rincipiul de functionare '." Ecuatiile transformatorului '. /egimul de functionare in gol a transformatorului electric monofazat '.5 ncercarea de mers in gol '.& /egimul de scurtcircuit '.$ ncercarea de scurtcircuit '.# unctionarea in sarcina a transformatorului electric '. aracteristica e*terna a unui transformator '.'0 3ilantul de puteri./andamentul
Bibliografie
1) Masini% Aparate si Automatizari% Manual pt clasele a *I!a si a *II!a% pt licee industriale% editia +idactica si ,edagogica R.A. Bucuresti% 1--&. 2 /lemente de Comanda si Control Clasele a *I!a si a *II!a. 3 0tilaul si te(nologia instalatiilor electrice industriale% manual pentru liceele industriale% cu profil electrote(nic% pt clasele a *I!a si a *II!a% si scoli profesionale% /ditura didactica si pedagogica Bucuresti anul 1--. & Masurari /lectrice si /lectronice % sinteze pentru eamenul national de bacalaureat% pentru liceu te(nologic% /ditura economica ,reuni#ersitaria 2. 4 )ormati# de ,rotectie a Muncii% pentru industria de utila greu% constructii de masini si electrote(nica% /ditat de 5ficiul de Informare +ocumentara ICI/% Bucuresti 1-6.
