TRANSFORMATORI

opća mreža (400 kV - izbacivanje 220kV )

razdjelna mreža↓↓↓↓ (110, 35, 20 kV)

(izbacivanje 10 kV)

↓↓↓↓ potrošna mreža

↑↑↑↑ na 400 kV

N1 - primarni N2 - sekundarni

GN - gornjeg napona DN - donjeg napona

22110 gm

TPZEU ΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙ ++++====

−−−−==== struja praznog hoda

U1 - priklju čni napon E1 - inducirana protuelektromotorna sila

ZTP - impedancija transformatora u praznom hodu

ΙΙΙΙm - struja magnetiziranjaΙΙΙΙg - struja gubitaka praznog hoda

Transformator u praznom hodu

)EU(fm 11 −−−−====ΙΙΙΙ

trenutne vrijednosti praznog hoda

tsinm ωωωωΦΦΦΦΦΦΦΦ ====

tcosu m ωωωωΦΦΦΦωωωω−−−−====

inducirani napon po zavoju

efektivna vrijednostza N zavoja

44,4 ΦΦΦΦ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅==== fu i

iuNE ⋅⋅⋅⋅==== 11inducirani naponi u namotima iuNE ⋅⋅⋅⋅==== 22

uz inducirani napon po jednom zavoju

ΦΦΦΦΦΦΦΦωωωω ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====⋅⋅⋅⋅==== fN,NUN 4442

nNN

UU

EE ============

2

1

2

1

2

1prenosni omjer transformatora

Opterećeni transformator za idealne svitke(zanemarene gubitke)

21 PP ≈≈≈≈

P1 - snaga pimaraP2 - snaga sekundara

222111 ϕϕϕϕϕϕϕϕ cosIUcosIU ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅≈≈≈≈⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅

ako je

21 ϕϕϕϕϕϕϕϕ ====

tada je

nUU ≈≈≈≈≈≈≈≈

1

2

2

1

ΙΙΙΙΙΙΙΙ

uz uzete u obzir impedancije svitaka

(((( )))) (((( ))))222

2222 XRU ⋅⋅⋅⋅++++⋅⋅⋅⋅==== ΙΙΙΙΙΙΙΙ∆∆∆∆

(((( )))) (((( ))))211

2111 XRU ⋅⋅⋅⋅++++⋅⋅⋅⋅==== ΙΙΙΙΙΙΙΙ∆∆∆∆

zbog ΙΙΙΙ2 pad U na N2

zbog ΙΙΙΙ1 pad U na N1

(((( ))))11111111 jXRXjRU ++++====⋅⋅⋅⋅++++⋅⋅⋅⋅==== ΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙ∆∆∆∆

(((( ))))22222222 jXRXjRU ++++====⋅⋅⋅⋅++++⋅⋅⋅⋅==== ΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙ∆∆∆∆

(na jednu stranu sve impedancije) prera čunavanje = reduciranje = preslikavanje

2

22

1

21

UR

U'R ⋅⋅⋅⋅====

⋅⋅⋅⋅ ΙΙΙΙΙΙΙΙ 222 nR'R ⋅⋅⋅⋅====

222 nX'X ⋅⋅⋅⋅====

2

22

1

21

UX

U'X ⋅⋅⋅⋅====

⋅⋅⋅⋅ ΙΙΙΙΙΙΙΙ

na stranu primara

TTT 'jX'R'Z ++++====

22

1 RnR'R T ⋅⋅⋅⋅++++====

22

1 XnX'X T ⋅⋅⋅⋅++++====

22TTT 'X'R'Z ++++====

za N1=N2 odnsno n=1

21

1 nR

"R ====

21

1 nX

"X ==== 21

2 nX

X"XT ++++====

21

2 nR

R"RT ++++====

na stranu sekundara

"jX"R"Z TTT ++++==== 22 "X"R"Z TTT ++++====

(((( ))))ϕϕϕϕϕϕϕϕΙΙΙΙ∆∆∆∆ sinXcosRU ⋅⋅⋅⋅++++⋅⋅⋅⋅==== 11

1

1

1

1

1

1

U'X

jU

'RU

'Z TTT ΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙ ++++====

2

2

2

2

2

2

U"X

jU

"RU

"Z TTT ΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙ ++++====

relativno gledano(jednake vrijednosti)

XRk juue ++++====

na primaru

na sekundaru

za oba slu čaja (smjera) vrijedi

ek

uR

uX

pad napona na primarnoj strani

ek

svaki transformator - jednaka impedanciju bez obzira na smj er gledanja

U20 - napon optere ćenog trafa

∆∆∆∆UT - prosje čno 5%

U2 - napon praznog hoda

reducirano na primarimpedancija na strani izvor

reducirano na sekundarimpedancija na strani trošila

pad napona natransformatoru

kXRT ejuuU ====++++====∆∆∆∆ pad napona na transformatoru = naponu kratkog spojaek - pri nominalnoj struji sekundara koji je u KS

U1 - do vrijednostiza ΙΙΙΙ2 nominalno

pokus kratkog spoja

(((( ))))% 100⋅⋅⋅⋅====P

Pu Cu

R

(((( ))))% 100

1UuU RR ⋅⋅⋅⋅====

(((( ))))V 1 TkR RU ⋅⋅⋅⋅==== ΙΙΙΙ(((( ))))% 22RkX ueu −−−−====

(((( ))))V 100

1221

UuUUU XRkX ⋅⋅⋅⋅====−−−−====

(((( ))))% 1001

1 ⋅⋅⋅⋅====UU

e kk

gubici = gubici u Cu

pad napona u %

prema slici

(((( ))))ΩΩΩΩΙΙΙΙΙΙΙΙ

100 1

1

1 k

R

k

RT

UuUR

⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅========

te je radnakomponenta otpora

prema slici je

a prema tome je

a induktivnakomponenta otpora

(((( ))))Ω 100

1

1

UUUX X

k

XT

⋅⋅⋅⋅========ΙΙΙΙ

transformator u kratkom spoju

kazali čni prikaza pada napona na transformatoru i utjecaj karakte ra optere ćenja

prema slici je U1 > U’2 prema slici je U1 < U’2

U2’U1

(((( )))) (((( )))) (((( ))))V 2

1 21

111 ϕϕϕϕϕϕϕϕΙΙΙΙϕϕϕϕϕϕϕϕΙΙΙΙ∆∆∆∆ sinRcosX

UsinXcosRU TTTT ⋅⋅⋅⋅++++⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅++++⋅⋅⋅⋅++++⋅⋅⋅⋅====

pad napona na transformatoru uz uzete u obzir sve utjecaje

kompliciranije a razlika oko 1% te se ne koristi

prazni hod ⇒ magnetska slika, inducirani naponi, gubici u željezu

kratki spoj ⇒ strujna slika, gubici u bakru

tri jednofazna

L1 (A), L2 (B), L3 (C) - namoti višeg napona

l1 (a), l2 (b), l3 (c) - namoti nižeg naponatok energije - od namota višeg prema

namotima nižeg napona

trofazni

TROFAZNI TRANSFORMATORI

Ameri čka praksa

Europska praksa

0321 ====++++++++ ΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦ

istofazno spojeni namotitrofaznog transformatora

osnovni spojevitrofaznih

transformatora

istovrsnispoj

raznovrsnispoj

naponi u fazi naponi u protufazi

“referentna” faza “protufaza”

kombiniranjeosnovnihspojevaomogu ćujerazli čitefaznepomakeizmeđuprimarnogi sekundarnognapona

označivanje faznih pomaka - grupe spojeva - po 30°me đusobnog pomaka

grupe0Dd0Yy0Dz0

grupe6Dd6Yy6Dz6

grupe5Dy5Yd5Yz5

grupe11Dy11Yd11Yz11

PARALELNI RAD TRANSFORMATORA paralelno napajanje mreže

jednak n ; jednaka grupa spojeva (istofaznost)

mala razlika u snazi (izuzetak - uskla đenost napona kratkog spoja)

≈≈≈≈ naponi kratkog spoja ( ∆∆∆∆<10%)

strujno optere ćenje je

2

1

2

1

k

k

ZZ====

ΙΙΙΙΙΙΙΙ impedancije

pri KS

zbog toga što je

n

knk U

Ze

⋅⋅⋅⋅====ΙΙΙΙ

možemo izra čunati impedancije kratkog spoja 11

11 k

n

nk e

UZ ⋅⋅⋅⋅====

ΙΙΙΙ

prema tome je 12

21

2

1

kn

kn

ePeP

⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====

ΙΙΙΙΙΙΙΙ

i stvarno optere čenje212

2

1

1 1:

1:

kknn eePP

PP ====

22

22 k

n

nk e

UZ ⋅⋅⋅⋅====

ΙΙΙΙ

1

2

2

2

1

1

k

k

nn ee

: ====ΙΙΙΙΙΙΙΙ

ΙΙΙΙΙΙΙΙ

ili

(((( ))))kikk

n

i e.....eePP ========∑==== 211

za u VA ili kVA ili MVA

GUBICI TRANSFORMATORA

u željezu (magnetizacija, histereza, vrtložne struje) u bakru (omski otpor)(((( )))) (((( ))))W/kg 261 ÷÷÷÷⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅==== ,

hh BfkP

(((( ))))kgW 22 bBfkP vv ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====

2BKP )Fe(g ⋅⋅⋅⋅≈≈≈≈

za jednofazni trafo

za trofazni trafo

željezo - zbog B2 za ↓↓↓↓ gubitke ↑↑↑↑ presjek jezgre →→→→ teži i skuplji transformator

(((( )))) Tg RPCu

⋅⋅⋅⋅==== 21ΙΙΙΙ

(((( )))) Tg RPCu

⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅==== 213 ΙΙΙΙ

bakar - zbog ΙΙΙΙ 2 za ↓↓↓↓ gubitke ↑↑↑↑ presjek namota →→→→ teži i skuplji transformator

kh - koeficijent ovisi o kvaliteti materijala - površinihistereze (od 0,01 do 0,02)

1,6 -2 - eksponent ovisan i indukciji (niže 1,6, više do 2)f - frekvencija u HzB - magnetska indukcija u T

kh - koeficijent ovisi o kvaliteti materijala(od 0,015 do 0,025)

f - frekvencija u HzB - magnetska indukcija u Td - debljina lima u mm

ΙΙΙΙ1 - struja svitka višeg naponaRT - radna komponenta

impedancije transformatora

CuFe ggn

n

PPcosPcosP

++++++++⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====

ϕϕϕϕϕϕϕϕηηηη uz

nPP

x ==== i stalan cos ϕϕϕϕ (((( ))))2

konstanta

xPP

kP

nCuCu

Fe

gg

g

⋅⋅⋅⋅====

====

CuFe gg PP ==== uvjet za ηηηηmax

ovisnost ηηηηo optere ćenju

1,0

MJERNI TRANSFORMATORI

naponski strujni

linearni prijenos mjernog podatka

linearni diokarakteristikemagnetiziranja

točnost ↑↑↑↑ akooptere ćenje ↓↓↓↓

režimpraznoghoda

za određenusnagu u VA

linearni diokarakteristikemagnetiziranja

točnost ↑↑↑↑ akooptere ćenje ↑↑↑↑

režimkratkogspoja

za određenusnagu u VA

Ft (faktor to čnosti)< 5 to čni i osjetljivi instrumentiFt < 10 pogonska mjerenja Ft > 10 zaštitni releji

1

2

II

mogu ćnostpreoptere ćenja(KS i zasi ćenje uzgrešku ≤ 10%)

TRANSFORMATORI POSEBNE NAMJENE (IZVEDBE)

transformiranje (prilago đavanje) impedancije

transformiranje malih snaga

prigušnice

trajni rad u praznom hodui kratkom spoju (zavarivanje)

snaga transformacijesnaga jezgretipska snaga

TRANSFORMATOR U ŠTEDNOM SPOJU (AUTOTRANSFORMATOR)

212121 U)()UU(PT ⋅⋅⋅⋅−−−−≈≈≈≈⋅⋅⋅⋅−−−−==== ΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙ

211

2 za 1 UU)UU

(PPT >>>>−−−−====

PP,UU

T →→→→→→→→ slijedi 0 je kada1

2

0P slijedi 1 je kada T1

2 →→→→→→→→ ,UU

ekonomski zanimljivo

Zabranjena uporaba ako mreže moraju biti galvanski odvojene (PEX)

REGULACIJSKI TRANSFORMATOR

mogu raditi pri promjenjivim uvjetima napona mreže

obični trafo ima na primaru izvode s ± 4 do 5% za prilago đavanje u beznaponskom stanju

regulacijski trafo - prilago đavanje uz optere ćenje (kod elektrodistribucijskih mreža)

za snage > od 20 MVA

IZVEDBA TRANSFORMATORA

aktivni dijelovi - jezgra i namoti

jezgra

- što manji magnetskiotpor (magnetskiusmjereni limovi)

- što bolje iskorištenjeprostora

namoti

po slojevima

više kombinacija naponaserijskim i paralelni spajanjem

koncentri čno

bolja naponska odvojenostod jezgre

provodni izolatorimedij za hla đenjekotao

neaktivni dijelovi• kotao• medij za hla đenje• zaštitni dijelovi• provodni izolatori

Bucholzov relej

rudni čka izvedba

zrak

zrak

zaštita od požara

luk - otrovni plinovi

mineralno ulje

sintetsko ulje

ulje