3. Transformator. EM1, Kovalev/Novender/Kern (Fachbereich IEM)

Transkript

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2 Grundgesetze 2

3 Idealer Transformator Ideal: Streufluss bleibt unberücksichtigt, Keine Verluste. 3

4 Leerlauf 4

5 Lastfall 5

6 Kernausführungen Kerntransformator Manteltransformator 6

7 Kernschichtung Normal-Schichtung Step-Lap-Schichtung 7

8 Wicklungsausführungen Zylinderwicklung Scheibenwicklung 8

9 Streuung und ohmsche Verluste Zylinderwicklung Scheibenwicklung 9

10 Ersatzschaltbild Mit Übersetzungsverhältnis N 1 : N 2 10

11 Ersatzschaltbild Übersetzungsverhältnis N 1 : N 2 11

12 T-Ersatzschaltbild Übersetzungsverhältnis N 1 : N 2 12

13 Leerlaufversuch Messung 13

14 Leerlaufversuch Grundgleichungen 14

15 Kurzschlussversuch Messung 15

16 Kurzschlussversuch Grundgleichungen 16

17 Kurzschlussversuch Grundgleichungen 17

18 Wirkungsgrad Grundgleichungen 18

19 Wirkungsgrad Maximaler Wirkungsgrad 19

20 Spannungsänderung Zeigerdiagramm 20

21 Spannungsänderung Kappsches Dreieck 21

22 Spannungsänderung Kappsches Dreieck 22

23 Spannungsänderung Berechnung 23

24 Drehstromtransformator Prinzip 24

25 Drehstromtransformator Ersatzschaltung Zuordnung 1-phasig zu 3-phasig 25

26 Aufbau und Herstellung Schichten eines 3-phasigen Kerntransformators 26

27 Aufbau und Herstellung Aufbau eines 5-Schenkel-Kerns (Manteltransformator) 27

28 ölgekühlt Aufbau eines ölgekühlten Transformators 28

29 luftgekühlt Aufbau eines luftgekühlten Transformators 29

30 Maschinentransformator Aufbau eines luftgekühlten Transformators 30

31 Maschinentransformator Aufbau eines luftgekühlten Transformators 31

32 Einsatzgebiete Maschinentransformatoren Verteilertransformatoren Schweißtransformatoren Spielzeugtransformatoren (Klingeltrafo) Trenntransformatoren Messwandler (Strom- und Spannungswandler) 32

33 Anschlussbezeichnungen und Schaltplansymbole 33

34 Tesla-Trafo, Marx-Generator Hochspannung Impulse kurzer Dauer 34

35 Übungen Ü 3.1 Einphasentransformator Auf dem Typenschild eines Einphasentransformators befinden sich folgende Angaben: 400VA prim.: 800Wdg.,230V sek.: 100Wdg. Bestimmen Sie 1. die Sekundärspannung U 2 2. die Nennströme I 1N und I 2N. 35

36 Übungen Ü 3.2 Zeigerdiagramm Transformator 1. Zeichnen Sie das vereinfachte Ersatzschaltbild (nur R und X). 2. Zeichnen Sie in dieses ESB folgende Größen ein: U 1,U 2, I 1, I 2,ΔU r,δu x,δu. 3. Bei einem Kurzschlussversuch mit Nennstrom wurden folgende Größen gemessen bzw. berechnet: ΔU r = 2 cm, ΔU x = 6 cm, cosϕ k = 0.316, ϕ k = 71.5 Konstruieren Sie für ϕ 2 = 45 (induktiv) und U 2 = 12 cm die dazugehörige Eingangsspannung U1 in das dargestellte Diagramm. 4. Für welchen sekundären Leistungsfaktor cosϕ 2 wird der Unterschied zwischen U 1 und U 2 am größten? Hinweis: Die Daten sind unrealistisch. 36

37 Übungen Ü 3.3 Einphasentransformator Gegeben ist ein 75 kva Transformator, einphasig, mit folgenden Angaben: 750/235V, R = 0.3Ω, X = 0.72Ω, Rfe = 521Ω Bestimmen Sie mit Hilfe des vereinfachten Ersatzschaltbildes 1. die primärseitigen Werte für den Nennstrom und Dauerkurzschlußstrom, 2. die Nennkupferverluste und Leerlaufverluste, 3. die relativen Größen u k,u r und u x, 4. den maximalen Wirkungsgrad sowie die dazugehörigen aufgenommenen und abgegebenen Wirkleistungen bei ohmscher Belastung, 5. die Sekundärspannung bei 50% Nennstrom und cosϕ 2 = kapazitiv. 6. Bestimmen Sie grafisch U 2 für eine Belastung 0.5 I N und cosϕ 2 = induktiv. Zeichnen Sie dazu maßstäblich das Zeigerdiagramm des vereinfachten Ersatzschaltbildes (U 1 II U 2, Nullpunkt unterdrückt, 4V/cm). 37

38 Übungen Ü 3.4 Drehstromtransformator Das Typenschild eines Transformators enthält folgende Angaben: 1,73MVA; 5,77/1 kv; Dy 11; 50Hz Ein Leerlaufversuch ergibt: 5,77 kv; 5A; 5000W Im Kurzschluß erhält man 346V; 173A; 31 kw 1. Berechnen Sie die Elemente des einphasigen Ersatzschaltbildes. 2. Wie groß ist der Gesamtwirkungsgrad bei Teillast 0.5 S N und cosϕ 2 = 1? 3. Wie groß ist der Gesamtwirkungsgrad bei Volllast und cosϕ 2 = 0.8? 4. Bei welcher Leistung S 1 tritt der maximale Wirkungsgrad auf? 38