LNB727, Transformatorn. Jimmy Ehnberg, Examinator Avd. för Elkraftteknik Inst. för Elektroteknik

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "LNB727, Transformatorn. Jimmy Ehnberg, Examinator Avd. för Elkraftteknik Inst. för Elektroteknik"

Gunnar Åberg
för 5 år sedan
Visningar:

1 LNB727, Transformatorn Jimmy Ehnberg, Examinator Avd. för Elkraftteknik Inst. för Elektroteknik

2 Innehåll Vad är en transformator och varför behövs den Magnetisk koppling Kopplingsfaktor Ideal transformatorn och lite beteckningar Symboler för transformatorer Riktigt transformatorn och relativa parametrar Trefastransformatorn Parallellkoppling

3 Transformatorn Varför har vi transformatorer: Höja spänningen för att minska strömmen Sänka spänningen Styra spänningen Anpassa spänning och ström för mätning Skydda mot stor ström Balansera faserna Ta bort övertoner

4 Magnetisk koppling u(t) Skapar ett magnetiskt flöde Φ i(t) Φ

5 Magnetisk koppling i 1 (t) Φ 21 Φ 1 Φ 11 u(t) i 2 (t) Φ 1 = Φ 11 + Φ 21 p.s.s. Φ 2 = Φ 22 + Φ 12 Första siffran = var den går Andra siffran = var den kommer ifrån

6 Magnetisk koppling i 1 (t) u(t) i 2 (t) Induktionslagen (Faradays lag) M xx beskriver hur mycket av flödet så går igenom den andra spolen I våra fall är kopplingen alltid symmetrisk alltså M 12 =M 21 =M

7 Kopplingsfaktor Ett mått på hur bra en magnetisk koppling är 0 1 Hur stor andel av flödet som är gemensamt.

8 Kopplingsfaktor Hur ökar man k då? Detta kan göras på flera sätt: 1. Leder fältet genom båda lindningar mha av ett material som leder fält bra, järn 2. Lägger lindningarna utanpå varandra så att de delar mitt.

9 Ideal transformator Jmf Step-up Step-down Transformatorer Hur skiljer man dem åt? Lite beteckningar som gör livet lättare: Energi in = primärsida betecknas med en 1 Energi ut = sekundärsid betecknas med en 2 Högst spänning = Högspänningssida Lägst spänning = Lågspänningssida är sekundärsidanstorheter på primärsidan är primärsidanstorheter på sekundärsidan

10 Ideal transformator Φ U 1 N 1 N 2 U 2 U 1 är spänningen på primärsidan U 2 är spänningen på sekundärsidan N 1 är antal lindningsvarv på primärsidan N 2 är antal lindningsvarv på sekundärsidan

11 Transformator Symboler Ideal

12 Ideal transformator Vi vet att: (Φ ) (Φ ) Ideal och symmetriskt Φ 1 =Φ 2 =Φ (Φ) (Φ) Spänningsomsättningslagen

13 Ideal transformator Vi vet att: Om idealt Strömomsättningslagen

14 Ideal transformator Hur ser en belastning på sekundärsidan från nätet på andra sidan? Impedensomsättningslagen

15 Riktiga transformatorn Ideal finns ju inte i verkligheten. Belastningsförluster Tomgångsförluster Tomgång men försummas Typ av Förluster Resistans och induktans i lindningarna Järnförluster i kärnan (hysteres och virvelströmsförluster) Läckflöden (permeabilitetskillnad >100 ggr) Dielektriska förluster

16 Transformatorns ekvivalenta schema Lindning Primär Lindning Sekundär Tomgångsförluster

17 Transformatorns ekvivalenta schema Men för systemberäkningar räcker oftast det här: eller Vilken skall man välja?

18 Transformatorns ekvivalenta schema Ofta är data (u k eller z k )given i procent av basimpedansen Z b. Detta tillsammans med förhållandet mellan X och R är tillräckligt Men vilken U N?

19 Ex: räka på märkdata Transformatorn 11/0,42 kv 315 kva u k =3,9% Beräkna z och z och kolla om det överensstämmer med impedansomsättningsformeln?

20 Trefastransformatorn Kan lösas med tre enfastransformatorer men.. A B C Då u A, u B och u C är sinusformade och ligger 120 grader förskjutna så kommer flödena Φ A, Φ B och Φ C också att göra det. U C Φ B U B Φ A Φ C Då vi vet att Φ ligger 90 grader efter spänningen. U A Då bildar flödet ett eget 3-fas system

21 Trefastransformatorn Kärnan kan se ut så här för att minimera mängden järn men nu är det bara plats för en lindning per fas. Kan man placera lindning på andra sätt? Utanpå varandra för varje fas och högspänning ytterst

22 Trefastransformatorn Vi kan koppla lindningarna på 3 sätt: Y-koppling ger nollpunkt -koppling jämnar ut last och kortsluter övertoner Z-koppling ger båda men mer komplicerad. Y Z

23 Parallellkoppling Elektrisk parallellkoppling Varför: Öka kapaciteten Öka redundans (ökad tillförlitlighet) Kunna använda standardtyper Villkor som måste vara uppfyllda: Samma fasläge på sekundärsidan Samma omsättning Villkor som bör vara uppfyllda: Samma Zk (inre impedans)

24 Parallellkoppling Belastningsfördelning S NA,z ka S NB,z kb Då omsättning och fasläge kraven är uppfyllda så: S NA,z ka S NB,z kb

25 Parallellkoppling Belastningsfördelning Då de är parallellkopplade så är spänningen över dem samma: + U - S NA,z ka Hänvisar allt till en sida, detta fallet primär S NB,z kb Och så vet vi

26 Parallellkoppling Belastningsfördelning

27 Parallellkoppling Exempel Två transformatorer, T A och T B, parallellkopplas som har samma omsättning och fasläge men med olika impedanser. Vad innebär detta för kapaciteten för kopplingen? Transformator A S NA =200 kva, z ka =5% Transformator B S NB =300 kva, z kb =6%

28 Frågor? Jimmy Ehnberg Elkraftteknik Elektroteknik

Relevanta dokument

Elektriska drivsystem Föreläsning 2 - Transformatorer

Elektriska drivsystem Föreläsning 2 - Transformatorer Mattias Krysander Institutionen för systemteknik Linköpings universitet matkr@isy.liu.se 2010-09-23 1/36 Dagens föreläsning Använda kunskapen om magnetiska