Как определить мощность трансформатора по силе тока

Оглавление

Трансформаторы тока для электросчетчиков – характеристики и варианты подключения

При эксплуатации энергетических систем разного типа часто возникают ситуации, требующие осуществить перевод электрических величин в аналоги с определенными соотношениями.

Трансформаторы тока для электросчетчиков позволяют значительно расширить стандартные пределы измерений приборами учёта.

Номинальное напряжение трансформатора тока

Одним из основных параметров, относящихся к трансформаторам тока для электрических счётчиков, является уровень номинального напряжения, который указывается в паспорте на прибор. Номинальные значения напряжения варьируется от 0.66кВт до 1150кВт:

  • 0,66 кВт;
  • 6.0 кВт;
  • 10 кВт;
  • 15 кВт;
  • 20 кВт;
  • 24 кВт;
  • 27 кВт;
  • 35 кВт;
  • 110 кВт;
  • 150 кВт;
  • 220 кВт;
  • 330 кВт;
  • 500 кВт;
  • 750 кВт;
  • 1150 кВт.

Номинальные значения уровня первичного тока на электрической цепи обозначают токовые показатели на первичной трансформаторной обмотке.

Параметры вторичного номинального тока — это стандартные показатели на обмотке вторичного типа. Определение таких токовых потоков осуществляется по номинальным значениям мощности и напряжения.

При этом первичный тип обмотки подключается к источнику электрической энергии, а замыкание вторичной обмотки приходится на устройства измерительного или защитного типа, с низкими показателями внутреннего сопротивления.

Действующие параметры номинального или линейного напряжения, в условиях которых сохраняется работоспособность измерительного токового трансформатора, обязательно указываются в сопроводительной документации и отражены в таблице для прибора.

Класс точности

При правильном выборе токового трансформаторного устройства у потребителя появляется реальная возможность подключать измерительные и защитные приборы к высоковольтным электрическим линиям. Уровень класса точности – одна из наиважнейших характеристик, указывающих на измерительную погрешность, которая не должна быть выше, чем параметры по нормативным документам.

Класс точности определяется несколькими основными факторами, включая погрешности по току и углу, а также показатели относительной полной погрешности. Первые два понятия всегда характеризуются током намагничивания.

Принцип работы трансформатора тока

В приборах промышленного назначения используется несколько классов точности:

В соответствии с действующим на сегодняшний день в нашей стране ГОСТом, класс точности должен быть ориентирован на токовые погрешности, поэтому для показателей в ±40′ предполагается класс 0.5, а для ±80′ – класс 1.0. Следует отметить, что классы 3.0 и 10Р по существующим правилам не нормируются.

Обратите внимание

Наличие в маркировке буквенного обозначения «S» свидетельствует о классе точности в пределах 0.01-1.2.

Класс 10Р используется в защитных цепях, а нормирование осуществляется в соответствии с относительной полной погрешностью не более десяти процентов.

Допускается применение приборов с классом точности 1.0, но только если электрический счетчик обладает классом точности в две единицы.

Измерительно-информационная система, представленная устройствами, выполняющими приём, обработку и передачу данных, а также приборами учёта, способна формировать корректные показатели только при высокой точности токовых трансформаторов.

Для учёта в коммерческой сфере уровень класса точности должен составлять 0.5S, а для учёта технического – 1.0S.

Номинальный ток вторичной обмотки

Строение вторичной обмотки у токовых трансформаторов, которые предназначены для напряжения не более тысячи вольт, имеет некоторые отличия. На высоковольтном приборе устанавливается как минимум две вторичные обмотки.

Принцип их действия аналогичен функционированию повышающего трансформатора. Вне зависимости от уровня мощности первичной обмотки, номинальные показатели тока на вторичной обмотке, как правило, стабильно составляют 5А.

Классификации

Трансформаторы классифицируются по ряду параметров, таким как:

  • Назначение. Применяются: для изменения напряжения, измерения тока, защиты электрических цепей, как лабораторные и промежуточные устройства.
  • Способ установки. В зависимости от размещения и мобильности трансформатор может быть: стационарным, переносным, внутренним, внешним, опорным, шинным.
  • Число ступеней. Устройства подразделяются на одноступенчатые и каскадные.
  • Номинальное напряжение. Бывают низко- и высоковольтными.
  • Изоляция обмоток. Наиболее часто используется бумажно-масляная, сухая, компаундная.

Помимо этого, преобразовательные устройства разнятся типами, каждому из которых присуща своя система классификации.

Силовой

Наибольшее распространение получил силовой трансформатор. Приборы с непосредственным преобразованием переменного напряжения, рассчитанные на большую мощность, востребованы различными областями электроэнергетики. Они применяются на линиях электропередач с напряжениями 35–1150 кВ, в городских электросетях, работающих с напряжением 6 и 10 кВ, в обеспечении конечных потребителей напряжением 220/380В. С помощью устройств осуществляется питание всевозможных электроустановок и приборов в диапазоне от долей до сотен тысяч вольт.

Силовой трансформатор

Измерительные

Трансформаторы тока (ТА) понижают ток до необходимых показателей. Схема их работы отличается последовательным включением первичной обмотки и нагрузки. В то же время вторичная обмотка, находящаяся в состоянии, близком к короткому замыканию, используется для подключения измерительных приборов, исполнительных и индикаторных устройств. С помощью ТА осуществляется гальваническая развязка, что позволяет при измерениях отказаться от шунтов.

Высоковольтный ТТ(слева) и низковольтный ТТ(справа)

С помощью трансформаторов напряжения (ТН), тоже самое что и ТА только по напряжению. Помимо преобразования входных параметров, электроаппаратура и её отдельные элементы получают защиту от высокого вольтажа.

Высоковольтный ТН(слева) и низковольтный ТН(справа)

Импульсный

При необходимости преобразования сигналов импульсного характера применяются импульсные трансформаторы (ИТ). Изменяя амплитуду и полярность импульсов, устройства сохраняют их длительность и практически не затрагивают форму.

Автотрансформатор

В автотрансформаторах обмотки составляют одну цепь и взаимодействуют посредством электромагнитной и электрической связи. В отличие от других типов преобразователей, устройства могут содержать всего 3 вывода, позволяющих оперировать с различными напряжениями. Приборы выделяются высоким коэффициентом полезного действия, что особо сказывается при незначительном перепаде входного и выходного напряжения.

Однофазный(слева) и трёхфазный(справа)

Не имея гальванической развязки, представители данного типа повышают риск высоковольтного удара по нагрузке. Обязательным условием работы устройств являются надёжное заземление и низкий коэффициент трансформации. Недостаток компенсируется меньшим расходом материалов при изготовлении, компактностью и весом, стоимостью.

Разделительный

Для разделительных трансформаторов взаимодействие между обмотками исключено. Устройства повышают безопасность электрооборудования при повреждённой изоляции.

Разделительный трансформатор

Согласующий

Согласующие трансформаторы применяются для выравнивания сопротивлений между каскадами схем электроники. Сохраняя форму сигнала, они играют роль гальванической развязки.

Пик-трансформатор

С помощью пик-трансформатора синусоидальное напряжение преобразуется в импульсное. При этом импульсы меняют полярность с каждым полупериодом.

Сдвоенный дроссель

Особенностью сдвоенного дросселя является идентичность обмоток. Взаимная индукция катушек делает его более эффективным, по отношению стандартным дросселям. Устройства используются как входные фильтры в блоках питания, в звуко- и цифровой технике.

Сдвоенный дроссель

Сварочный

Помимо вышеперечисленных, существует понятие сварочные трансформаторы. Специализированные приборы для сварочных работ понижают напряжение бытовой сети при одновременном повышении тока, измеряемого тысячами ампер. Регулировка последнего осуществляется разделением обмоток на сектора, что отражается на индуктивном сопротивлении.

Сварочный трансформатор

Надежность измерительных трансформаторов напряжения в сети с изолированной нейтралью

Простой измерительный аппарат предназначен для понижения номиналов напряжения, которое подается на измерители и защитные реле, подключенные к сети 6-10 кВ. Трансформатор исправно работает только в условиях заземления нейтрали.

При феррорезонансных реакциях (обрыв фазы ЛЭП, прикосновение ветвями, стекание капель росы по проводам, некорректная коммутация) существуют риски поломок трансформаторов напряжения.  Частота сбоев составляет 17 и 25 Гц. В этих условиях через первичную обмотку протекает сверхток и она перегорает.

Если используется схема «Звезда-Звезда», в условиях повышения напряжения повышается индукция магнитопровода. Прибор перегорает. Предотвратить этот процесс можно при помощи:

  • уменьшения показателей рабочей индукции;
  • подключения в сети устройств, демпфирующих сопротивление;
  • создания трехфазного устройства с общей магнитной пятистержневой системой;
  • эксплуатации аппаратов, подключенный в сеть при размыкании треугольника;
  • заземления нейтрали посредством реактора-токоограничителя.

Определение и расчет коэффициента трансформации счетчика электроэнергии

Все приборы учета электроэнергии, которые рассчитаны на большие токи (от 100 А и выше) имеют в своем составе понижающие трансформаторы. Они уменьшают ток, поступающий непосредственно на измерительную часть. Одним из основных параметров для потребителя в этом случае является коэффициент трансформации счетчика электроэнергии. Он необходим для правильного снятия показаний с таких измерительных приборов.

Техническая характеристика коэффициента

Коэффициент трансформации – отношение токов нагрузки и электрического счетчика. В данном случае он всегда будет больше единицы, так как токи потребления превышают измерительные. При подсчете израсходованной электроэнергии, показания на циферблате или панели, умножаются на данный коэффициент. Получившееся значение является правильным количеством потребленных киловатт-часов.

А также трансформаторы имеют класс точности. Для оборудования учета электроэнергии он равен 0,2 или 0,5. Чем ниже значение класса, тем более высокая точность измерительных приборов.

Виды электросчетчиков

Существует огромное количество различных электросчетчиков. Однако их всех можно разбить на три основных вида:

Механические устройства

Конструктивно индукционные счетчики выполнены следующим образом – между двух катушек, токовой и напряжения, находится алюминиевый диск, который механически связан со шкалой.

Принцип работы – ток, протекающий по катушкам, создает электромагнитное поле, которое заставляет вращаться диск. Он через червячную передачу передает свое вращение на механизм отсчета. Чем больший ток протекает через катушки, тем большая индуктивность электромагнитного поля, которое заставляет быстрее вращаться диск, а следственно и шкалу.

В классификации счетчиков индуктивные являются самыми неточными. Это обусловлено погрешностями, возникающими при преобразовании электромагнитного поля во вращение диска. А также довольно серьезные погрешности могут возникать и в механизме вращения шкалы.

Главным достоинством данного вида – низкая цена.

С электронным механизмом

Электронные приборы учета электроэнергии появились относительно недавно. Основаны они на измерении тока посредством аналоговых датчиков. Информация с датчиков поступает на микроконтроллер, где преобразуется и выводится на ЖК дисплей.

К достоинствам электронных относится:

  • Небольшие размеры.
  • Возможность настраивать несколько алгоритмов подсчета электроэнергии.
  • Самый высокий класс точности среди других видов из-за отсутствия большого числа элементов при измерении.
  • Возможность настроить систему АСКУЭ.

Главными недостатками являются высокая цена и большая чувствительность к скачкообразному изменению напряжения в сети.

Смешанные модели

Гибридные приборы, как видно из названия, являются комбинацией компонентов индуктивных и электронных счетчиков. Измерительная часть у них взята от механических, а обработка и вывод показаний осуществляется с помощью микроконтроллера.

Данный вид был создан с целью уменьшения цены на оборудование, которое можно было бы подключить в систему АСКУЭ. Данный вид нечувствителен к скачкам напряжения.

К недостаткам можно отнести большие размеры и невысокую точность по сравнению с электронными.

Определение коэффициента трансформации

Как было сказано выше, при подсчете затраченной электроэнергии важно знать коэффициент трансформации счетчика. Информацию о нем можно найти как в паспорте на счетчик электроэнергии, так и на лицевой панели прибора

Иногда в электронных приборах его можно найти в меню. Обозначается он либо через знак деления, либо просто числом. Обычно это значения из ряда 10, 20, 30 и 40.

Но нередки случаи, когда паспорт на оборудование отсутствует. В этом случае коэффициент трансформации можно высчитать самому. Для этого необходимо иметь либо два мультиметра, либо специальное оборудование.

В первом случае, одним мультиметром измеряется напряжение на первичной обмотке, вторым на вторичной

Важно помнить, что замеры делаются только на холостом варианте работы трансформатора, то есть без нагрузки. Ни в коем случае не следует превышать значение номинального напряжения, указанного в паспорте, так как это значительно увеличит погрешность

Использование специального оборудования позволяет не использовать внешний источник питания, что существенно упрощается процедуру измерения.

Измеряя показатель трансформации, следует использовать измерительные приборы с классом точности не менее 0,5.

Рекомендации по сборке и намотке

При сборке трансформатора своими руками пластины сердечника собираются «вперекрышку». Магнитопровод стягивается обоймой или шпилечными гайками. Для того чтобы не нарушить изоляцию, шпильки закрываются диэлектриком. Стягивать «железо» нужно с усилием: если его окажется недостаточно при работе устройства возникнет гул.

Проводники наматываются на катушку плотно и равномерно, каждый последующий ряд изолируется от предыдущего тонкой бумагой или лавсановой плёнкой. Последний ряд обматывается киперной лентой или лакотканью. Если в процессе намотки выполняется отвод, то провод разрывается, а на место разрыва впаивается отвод. Это место тщательно изолируется. Закрепляются концы обмоток с помощью ниток, которыми привязываются провода к поверхности сердечника.

При этом существует хитрость: после первичной обмотки не следует наматывать всю вторичную обмотку сразу. Намотав 10—20 витков, нужно измерить величину напряжения на её концах.

Рекомендации по сборке и намотке

При сборке трансформатора своими руками пластины сердечника собираются «вперекрышку». Магнитопровод стягивается обоймой или шпилечными гайками. Для того чтобы не нарушить изоляцию, шпильки закрываются диэлектриком. Стягивать «железо» нужно с усилием: если его окажется недостаточно при работе устройства возникнет гул.

Проводники наматываются на катушку плотно и равномерно, каждый последующий ряд изолируется от предыдущего тонкой бумагой или лавсановой плёнкой. Последний ряд обматывается киперной лентой или лакотканью. Если в процессе намотки выполняется отвод, то провод разрывается, а на место разрыва впаивается отвод. Это место тщательно изолируется. Закрепляются концы обмоток с помощью ниток, которыми привязываются провода к поверхности сердечника.

При этом существует хитрость: после первичной обмотки не следует наматывать всю вторичную обмотку сразу. Намотав 10—20 витков, нужно измерить величину напряжения на её концах.

Как ускорить рабочий процесс

У многих радиолюбителей в арсенале имеются простые специальные агрегаты, с помощью которых делается обмотка. Во многих случаях речь идет о несложных конструкциях в виде небольшого столика либо подставки на стол, на которых установлено несколько брусков с вращающейся продольной осью. Длина самой оси должна превышать длину каркаса намотки в 2 раза. На одном из выходов из брусков крепится ручка, позволяющая вращать устройство.

На оси надеваются катушечные каркасы, которые стопорятся с двух сторон шпильками-ограничителями (они препятствуют перемещениям каркаса вдоль оси).

Это интересно: Подключение трансформатора тока — описываем все нюансы

Процессы трансформации импульсов

Одним из основных элементов импульсных источников питания является импульсный трансформатор. Особенность работы данного вида трансформатора заключается в том, что на вход подается периодическая последовательность импульсов одной полярности, содержащие постоянную составляющую тока.

Принцип действия импульсного преобразователя напряжения полностью идентичен работе любого другого трансформатора, то есть к обмотке первичной катушки индуктивности подается входное напряжение Uвх, которое в полном соответствии с законом электромагнитной индукции преобразовывается на обмотке вторичной катушки в напряжение выхода Uвых с измененными параметрами.

Коэффициент трансформации напряжения определяется соотношением витков намотки импульсного трансформатора для каждой катушки. Однако в отличие от обычных трансформаторов, работающих с синусоидальными гармониками стандартной частоты 50 Гц, на вход ИТ подаются импульсы длительность несколько десятков мкс, что соответствует частотам в пределах десятков кГц.


Простая схема электронного трансформатора.

Обычно это электромагнитные сигналы после выпрямления переменного сетевого тока по полумостовым, мостовым или другим схемам, используемым в электронных преобразователях напряжения.

Намоточный станок своими руками

Один из возможных вариантов — сделать станок, оснащённый регулируемым укладчиком и счётчиком витков, используя принцип велосипедного колеса.

Колесо надевается на штырь в стене, при этом его обод снабжается резиновым кольцом. Для того чтобы на обод надеть сердечник, предварительно потребуется его разрезать, а затем снова скрепить, получив цельный круг. Намотав на него необходимую длину проволоки, один ее конец подсоединяется к свободно расположенному на ободе сердечнику. Катушка передвигается по ободу полными кругами, в результате чего проволока укладывается на каркас. При этом для подсчёта оборотов используется велосипедный счётчик.

Выбор числа трансформаторов

Однотрансформаторные подстанции используются в двух случаях. Во-первых, для объектов III категории электроснабжения. Во-вторых, для потребителей, имеющих возможность резервирования электроснабжения с помощью АВР (автоматического включения резерва) с другого источника питания.

При питании потребителей I и II категории в аварийном режиме на двухтрансформаторной подстанции после срабатывания АВР целый трансформатор принимает на себя нагрузку неисправного. Поэтому его перегрузочной способности должно хватить на время замены вышедшего из строя трансформатора. В нормальном режиме трансформаторы работают недогруженными, что экономически нецелесообразно. Поэтому при аварийной ситуации некоторые потребители III категории электроснабжения отключают от сети.

Перерыв питания объектов II категории ограничен временем в одни сутки. Для восстановления схемы необходим стратегический складской резерв оборудования необходимого для ликвидации аварии. При этом мощность нового трансформатора должна быть идентична заменяемому. Таким образом, сокращается количество резервного оборудования.

Причины для установки токовых трансформаторов

Трансформатор тока РТП-58

Устройство предназначено для трансформации первичного значения тока до безопасного для сети. Трансформаторы также эксплуатируются с целью:

  • разграничения низковольтной учетной аппаратуры и реле, подкинутых на вторичную обмотку, если в сети первичное высокое напряжение;
  • повышения или понижения показателей напряжения;
  • замера состояния электросети и параметров переменного тока;
  • обеспечения безопасности ремонтных и диагностических работ;
  • быстрой активации релейной защиты при коротких замыканиях;
  • учета энергозатрат – с ними обычно совмещен электросчетчик.

Для измерения понадобится подключить ТТ в разрыв провода, а на вторичную отметку подсоединить вольтметр или амперметр, совмещенный с резистором.

Типы магнитопроводов

Основой трансформатора переменного тока является магнитопровод, который должен обладать определенными магнитными свойствами. В трансформаторах используется сталь особого состава и со специфической обработкой (трансформаторное железо). В процессе работы трансформатора в магнитопроводе образуются вихревые токи, которые нагревают сердечник и ведут к снижению КПД трансформатора. Для снижения вихревых токов сердечник выполняют не монолитным, а собранным из тонких стальных пластин или лент, покрытых непроводящим оксидным слоем.

По типу используемого металла сердечники разделяют на:

  • Пластинчатые;
  • Ленточные.

Первый тип сердечников собирается в виде пакета из отдельных пластин соответствующей формы, а второй – наматывается из ленты. В дальнейшем ленточный сердечник может быть разрезан на отдельные сегменты для удобства намотки провода.

По типу магнитопровода различают сердечники:

  • Броневые;
  • Стержневые.

Каждый из перечисленных типов может различаться формой пластин или сегментов:

  • Броневый;
  • Ш образный;
  • Кольцевой.

Форма и тип сердечника в теории не влияют на методику расчета, но на практике это следует учитывать при определении КПД и количества витков обмоток.

Типы сердечников

Кольцевой (тороидальный) сердечник отличается наилучшими свойствами. Трансформатор, выполненный на таком магнитопроводе, будет иметь максимальный КПД и минимальный ток холостого хода. Это оправдывает самую большую трудоемкость выполнения обмоток, поскольку в домашних условиях эта работа выполняется исключительно вручную, без использования намоточного станка.

Конструкция и принцип работы

Трансформатор — название слова происходит от латинского transformare, что в переводе означает превращать. Общепринятое определение для него следующее: трансформатор — это устройство, которое, используя явление электромагнитной индукции, способно изменять амплитуду напряжения без изменения формы и частоты сигнала.

Трансформатор — это электротехнический прибор, с помощью которого происходит уменьшение или увеличение переменного электрического напряжения. Такие трансформаторы называют понижающими или повышающими. При этом следует отметить, что существуют и такие приборы, которые оставляют величину синусоидального сигнала без изменения, они называются гальваническими или дроссельными.

Любой трансформатор в своей конструкции содержит следующие компоненты:

  • магнитопровод (сердечник);
  • обмотки;
  • каркас для расположения обмоток;
  • изолятор;
  • различные дополнительные элементы (скобы для крепления, планки для вывода контактов и т. п. ).

Трансформатор в своей конструкции имеет две или более обмотки с индуктивной связью. Выпускаются они как проволочного, так и ленточного типа и всегда покрываются слоем изоляции. Обмотки закрепляются на магнитопроводе, изготовленном из мягкого ферромагнитного материала. Первичная обмотка подсоединяется к источнику напряжения, а вторичная к нагрузке.

Общий принцип работы устройства, независимо от его вида и назначения, заключается в следующем. На первичную обмотку прибора подаётся переменный сигнал, что приводит к появлению в ней переменного тока. Этот ток, в свою очередь, наводит в сердечнике переменное магнитное поле, под действием, которого происходит возникновение переменной электродвижущей силы (ЭДС) в обмотках. При подключении нагрузки к вторичной обмотке по ней начинает протекать переменный ток. Обмотка, на которую подаётся сигнал, называется первичкой. Обмотка, подключённая к нагрузке, называется вторичкой.

По способу охлаждения тороидальные устройства различаются на использующие воздушное и жидкостное охлаждение. Кроме этого, существуют трансформаторы с совмещённым охлаждением — жидкостно-воздушным. К главным техническим параметрам устройства относятся:

  1. Величина входного напряжения: допустимое значение напряжения, подаваемое на первичку.
  2. Величина выходного напряжения. Определяется коэффициентом трансформации.
  3. Тип трансформации. Существует с повышением или понижением уровня сигнала.
  4. Число фаз. В зависимости от сети, в которой используются трансформаторы, они делятся на однофазные или трехфазные.
  5. Число обмоток. Существуют двухобмоточные или многообмоточные устройства.

К основным параметрам устройства относят: номинальную мощность и коэффициент трансформации. Единица измерения мощности вольт-ампер (ВА). Коэффициент трансформации показывает соотношение уровней напряжения на входе устройства к его выходу. Его значение прямо пропорционально отношению количества витков первички к вторичке.

В тороидальном трансформаторе в качестве основы используется кольцевой сердечник, геометрически представляющий собой тор. Преимущество такого вида магнитопровода заключается в простой перемотке трансформатора своими руками и получении наибольшего коэффициента полезного действия (КПД) по сравнению с другими типами трансформаторов при тех же габаритных значениях. К недостаткам торов относят повышенный нагрев при работе.

Расчет понижающего трансформатора

Выполнить самостоятельно расчет показателей мощности для однофазного трансформатора понижающего типа – достаточно легко. Поэтапное определение:

  • показателей мощности на вторичной трансформаторной обмотке;
  • уровня мощности на первичной трансформаторной обмотке;
  • показателей поперечного сечения трансформаторного сердечника;
  • фактического значения сечения трансформаторного сердечника;
  • токовых величин на первичной обмотке;
  • показателей сечения проводов на первичной и вторичной трансформаторных обмотках;
  • количества витков на первичной и вторичной обмотках;
  • общего числа витков на вторичных обмотках с учетом компенсационных потерь напряжения в кабеле.

На заключительном этапе определяются показатели площади окна сердечника и коэффициента его обмоточного заполнения. Определение сечения сердечника, как правило, выражается посредством его размеров, в соответствии с формулой: d1=А х В, где «А» — это ширина, а «В» — толщина.

Следует отметить, что при самостоятельном расчете, необходимо увеличивать количество витков на вторичной обмотке примерно на 5-10%.

СДЕЛАЕМ УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА 220/36 ВОЛЬТ.

Мощность во вторичной цепи: Р_2 = U_2 · I_2 = 60
ватт

Где:Р_2
– мощность на выходе трансформатора, нами задана 60 ватт
;

U
_2
— напряжение на выходе трансформатора, нами задано 36 вольт
;

I
_2
— ток во вторичной цепи, в нагрузке.

КПД трансформатора мощностью до 100 ватт
обычно равно не более η = 0,8
.КПД определяет, какая часть мощности потребляемой от сети идет в нагрузку. Оставшаяся часть идет на нагрев проводов и сердечника. Эта мощность безвозвратно теряется.

Определим мощность потребляемую трансформатором от сети с учетом потерь:

Р_1 = Р_2 / η = 60 / 0,8 = 75 ватт
.

Мощность передается из первичной обмотки во вторичную через магнитный поток в магнитопроводе.Поэтому от значения Р_1

, мощности потребляемой от сети 220
вольт,
зависит площадь поперечного сечения магнитопровода S
.

Магнитопровод – это сердечник Ш – образной или О – образной формы, набранный из листов трансформаторной стали. На сердечнике будут располагаться первичная и вторичная обмотки провода.

Площадь поперечного сечения магнитопровода рассчитывается по формуле:

S = 1,2 · √P_1.

Где:S
— площадь в квадратных сантиметрах,P
_1 — мощность первичной сети в ваттах.

S = 1,2 · √75 = 1,2 · 8,66 = 10,4 см².

По значению S
определяется число витков w
на один вольт по формуле:

w = 50/S

В нашем случае площадь сечения сердечника равна S = 10,4 см.кв.

w = 50/10,4 = 4,8
витка на 1 вольт.

Рассчитаем число витков в первичной и вторичной обмотках.

Число витков в первичной обмотке на 220 вольт:

W1 = U_1 · w = 220 · 4.8 = 1056 витка.

Число витков во вторичной обмотке на 36 вольт:

W2 = U_2 · w = 36 · 4,8 = 172.8 витков
,

округляем до 173 витка
.

В режиме нагрузки может быть заметная потеря части напряжения на активном сопротивлении провода вторичной обмотки. Поэтому для них рекомендуется число витков брать на 5-10 % больше рассчитанного. Возьмем W2 = 180 витков.

Величина тока в первичной обмотке трансформатора:

I_1 = P_1/U_1 = 75/220 = 0,34 ампера
.

Ток во вторичной обмотке трансформатора:

I_2 = P_2/U_2 = 60/36 = 1,67 ампера.

Диаметры проводов первичной и вторичной обмоток определяются по значениям токов в них исходя из допустимой плотности тока, количества ампер на 1 квадратный миллиметр площади проводника. Для трансформаторов плотность тока,для медного провода,

принимается 2 А/мм² .

При такой плотности тока диаметр провода без изоляции в миллиметрах определяется по формуле: d = 0,8√I
.

Для первичной обмотки диаметр провода будет:

d_1 = 0,8 · √1_1 = 0,8 · √0,34 = 0,8 · 0,58 = 0,46 мм. Возьмем 0,5 мм
.

Диаметр провода для вторичной обмотки:

d_2 = 0,8 · √1_2 = 0,8 · √1,67 = 0,8 · 1,3 = 1,04 мм. Возьмем 1,1 мм.

ЕСЛИ НЕТ ПРОВОДА НУЖНОГО ДИАМЕТРА,
то можно взять несколько, соединенных параллельно, более тонких проводов. Их суммарная площадь сечения должна быть не менее той, которая соответствует рассчитанному одному проводу.

Площадь поперечного сечения провода определяется по формуле:

s = 0,8 · d².

где
: d — диаметр провода
.

Например: мы не смогли найти провод для вторичной обмотки диаметром 1,1
мм.

Площадь поперечного сечения провода диаметром 1,1
мм. равна:

s = 0,8 · d² = 0,8 · 1,1² = 0,8 · 1,21 = 0,97 мм²
.

Округлим до 1,0
мм².

Изтаблицывыбираем диаметры двух проводов сумма площадей сечения которых равна 1.0 мм².

Например, это два провода диаметром по 0,8 мм
. и площадью по0,5 мм²
.

Или два провода: — первый диаметром 1,0 мм
. и площадью сечения 0,79 мм²
,— второй диаметром 0,5 мм
. и площадью сечения 0,196 мм²
.что в сумме дает: 0,79 + 0,196 = 0,986 мм².

Намотка катушки ведется двумя проводами одновременно, строго выдерживается равное количество витков обоих проводов. Начала этих проводов соединяются между собой. Концы этих проводов также соединяются.

Получается как бы один провод с суммарным поперечным сечением двух проводов.

Смотрите статьи:— «Как намотать трансформатор на Ш-образном сердечнике».— «Как изготовить каркас для Ш — образного сердечника».

Электрический аппарат — трансформатор используется для преобразования поступающего переменного напряжения в другое — исходящее, к примеру: 220 В в 12 В (конкретно это преобразование достигается использованием понижающего трансформатора). Прежде чем разбираться с тем, как рассчитать трансформатор, вы в первую очередь должны обладать знаниями о его структуре.

Простейший трансформатор является компоновкой магнитопровода и обмоток 2-х видов: первичной и вторичной, специально намотанных на него. Первичная обмотка воспринимает подающееся переменное напряжение от сети (н-р: 220 В), а вторичная обмотка, посредством индуктивной связи создает другое переменное напряжение. Разность витков в обмотках влияет на выходное напряжение.

Расчет мощности и выбор трансформаторов ГПП и цеховых ТП.

Порядок расчета:

Расчет мощности и выбор трансформаторов ГПП производим методом Коэффициента использования или Коэффициента максимума. Для каждого приемника вычисляем расчетную мощность: Pр, Qр.

Рр= Руст Ки ; Qp= Pp tg φ (для синхронных двигателей cosφ – опережающий, следовательно tgφ со знаком минус »__».)

Для вычисления полной расчетной мощности (Sp) складываем отдельно активные и реактивные мощности, затем вычисляем

С учетом количества трансформаторов (1 или 2) и их мощности определяем коэффициент загрузки β в нормальном и аварийном режиме и сравниваем с нормированным значением. Результаты расчетов и выбора трансформаторов сводим в таблицу по форме таблицы 3. (данные трансформаторов ГПП и цеховых ТП).

Указания: В соответствии с требованиями ПУЭ для потребителей 1 категории необходимы: два трансформатора, независимое питание, коэффициент загрузки β=0,65-0,7; для 2 категории: два трансформатора, независимое питание, β=0,7-0,8; для 3 категории- достаточно одного трансформатора, β=0,9-0,95.

Для потребителей 1 и 2 категории в аварийном режиме (один трансформатор вышел из строя другой взял на себя нагрузку всех потребителей 1 и 2 категории) необходимо проверить загрузку трансформатора в аварийном режиме, при этом должно соблюдаться условие: βав ≤ 0,8-0,9.

При выборе трансформаторов необходимо учитывать эти требования.

Пример расчета мощности трансформаторов ГПП и ТП:

С помощью коэффициента использования Ки и коэффициента мощности Cos φ, которые взяты из справочных пособий или из варианта задания, рассчитываем мощность трансформаторов ГПП и ТП: PP=2100 кВт.; QP=720 квар .для 2-й категории по надежности:

а). Расчетная полная мощность завода :

б). Принимаем 2 трансформатора, как для второй категории, типа ТМН-1600/35, мощностью по SH=1600 кВА., оба в работе, записываем их технические данные в таблицу 3.

в). Коэффициент загрузки в нормальном режиме — это соответствует требованиям ПУЭ- β=0,7-0,8;

г)Коэффициент загрузки в аварийном режиме: (т.е. работают потребители 1 и 2 категории от одного трансформатора, второй— вышел из строя): — также соответствует требованиям ПУЭ. Здесь SР 1 и 2 кат. получена путем исключения потребителей 3 категории.

Аналогично производятся расчеты для выбора трансформаторов ТП.

д). Средневзвешенный коэффициент мощности:

Составляем таблицу с данными трансформаторов по форме таблицы 3.Таблица 3 — Данные трансформаторов ГПП и цеховых ТП

Что такое коэффициент трансформации

Трансформатор не меняет один параметр в другой, а работает с их величинами. Тем не менее его называют преобразователем. В зависимости от подключения первичной обмотки к источнику питания, меняется назначение прибора.

В быту широко распространены эти устройства. Их цель — подать на домашнее устройство такое питание, которое бы соответствовало номинальному значению, указанному в паспорте этого прибора. Например, в сети напряжение равно 220 вольт, аккумулятор телефона заряжается от источника питания в 6 вольт. Поэтому необходимо понизить сетевое напряжение в 220:6 = 36,7 раз, этот показатель называется коэффициент трансформации.

Чтобы точно рассчитать этот показатель, необходимо вспомнить устройство самого трансформатора. В любом таком устройстве имеется сердечник, выполненный из специального сплава, и не менее 2 катушек:

  • первичной;
  • вторичной.

Первичная катушка подключается к источнику питания, вторичная — к нагрузке, их может быть 1 и более. Обмотка — это катушка, состоящая из намотанного на каркас, или без него, электроизоляционного провода. Полный оборот провода называется витком. Первая и вторая катушки устанавливаются на сердечник, с его помощью энергия передается между обмотками.

Похожие записи:

Напряженность электрического поля конденсатора формула Беспроводное электричество уже сегодня Светодиодное освещение в гараже и правильности подключения Как происходит установка светодиодных светильников в потолок В чем разница между биполярным и полевым транзистором ? лодка на ардуино с ик управлением