Ανύψωση τάσης στην έξοδο της γεννήτριας παραγωγής. Υποβιβασμός σε επίπεδα χρησιμοποίησης. Μετατροπή υψηλής τάσης σε χαμηλή με ρεύματα χαμηλής τιμής

Transcript

1 Είδη μετασχηματιστών Μετασχηματιστές Ισχύος Μετασχηματιστές Μονάδος Ανύψωση τάσης στην έξοδο της γεννήτριας παραγωγής Μετασχηματιστές Υποσταθμού Υποβιβασμός σε επίπεδα διανομής Μετασχηματιστές Διανομής Υποβιβασμός σε επίπεδα χρησιμοποίησης Μετασχηματιστές Τάσης Μετατροπή υψηλής τάσης σε χαμηλή με ρεύματα χαμηλής τιμής Μετασχηματιστές Ρεύματος Μετατροπή υψηλού ρεύματος σε χαμηλό ρεύμα Προηγμένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών, Μέτρο 1.2., Κοινωνία της Πληροφορίας 21

2 Ιδανικός Μετασχηματιστής Δεν παρουσιάζει απώλειες και διαθέτει μια περιέλιξη εισόδου και μία εξόδου. Ισχύει: V( t) V ( t) N N α (λόγος μετασχηματισμού) Αντίστοιχα για τα ρεύματα : i i ( t) ( t) 1 α Ο λόγος μετασχηματισμού επηρεάζει μόνο τα μέτρα των τάσεων και των ρευμάτων και όχι τις φάσεις τους. Προηγμένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών, Μέτρο 1.2., Κοινωνία της Πληροφορίας 22

3 Ισχύς σε ιδανικό μετασχηματισμό Ισχύς εισόδου P in V I coθ Ισχύς εξόδου P out V I coθ Μετασχηματισμός σύνθετης αντίστασης P out V I P in V Iacoθ a V I coθ coθ Z i V I Z i V I V I a a V I a 2 Z L 1 2 a Στον ιδανικό μετασχηματιστή θ θ θ P out P in Q S out out Q S in in Προηγμένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών, Μέτρο 1.2., Κοινωνία της Πληροφορίας 23

4 Πραγματικός μετασχηματιστής Απώλειες πραγματικού μετασχηματιστή 1. Απώλειες χαλκού 2. Απώλειες δινορρευμάτων 3. Απώλειες υστέρησης 4. Απώλειες λόγω ροής διαρροής (leakage) Υπολογισμός παραμέτρων με : Πείραμα ανοιχτού κυκλώματος (ονομαστική τάση) Πείραμα βραχυκύκλωσης (ονομαστικό ρεύμα) Προηγμένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών, Μέτρο 1.2., Κοινωνία της Πληροφορίας 24

5 Διακύμανση τάσης μετασχηματιστή Λειτουργία μετασχηματιστή με φορτίο Μείωση της τάσης εξόδου (δευτερεύοντος πηνίου) με την αύξηση του φορτίου Διακύμανση τάσης εκφράζει το ποσοστό μείωσης της τάσης φορτίου με την αύξησή του εκφράζει την ποιότητα ενός μετασχηματιστή VR V ( nl ) V V ( fl ) ( fl ) 100% V S(nl) : τάση εξόδου χωρίς φορτίο V S(fl) : τάση εξόδου με φορτίο Προηγμένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών, Μέτρο 1.2., Κοινωνία της Πληροφορίας 25

6 Μηχανές συνεχούς ρεύματος Προηγμένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών, Μέτρο 1.2., Κοινωνία της Πληροφορίας 26

7 Μηχανές συνεχούς ρεύματος Γεννήτρια: Μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια με τη μορφή συνεχούς ρεύματος. Κινητήρας: Μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια συνεχούς ρεύματος σε μηχανική. Χαρακτηριστικά Οι τάσεις και τα ρεύματα στο εσωτερικό τους είναι εναλλασσόμενα. Η μετατροπή σε συνεχή τάση γίνεται μέσω ενός μηχανισμού που ονομάζεται συλλέκτης (Μηχανές με συλλέκτη) Κινητήρες χωρίς συλλέκτη εκτελούν τις απαραίτητες μετατροπές με χρήση ηλεκτρονικών ισχύος. Προηγμένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών, Μέτρο 1.2., Κοινωνία της Πληροφορίας 27

8 Στρεφόμενες ηλεκτρικές μηχανές Περιστρεφόμενο μέρος Ρότορας (rotor) ή Δρομέας ή Τύμπανο Αγώγιμο πλαίσιο με δυνατότητα περιστροφής γύρω από τον άξονά του. Ακίνητο τμήμα Στάτης (tator) Σιδηρομαγνητικός πυρήνας σε μία κυκλική εγκοπή του οποίου περιστρέφεται ο ρότορας Διάκενο Μεταξύ αγώγιμου δρομέα και ημικυκλικών πόλων του στάτη Παντού το ίδιο πλάτος Η μαγνητική επαγωγή έχει σταθερό μέτρο σε όλη την ένταση του διακένου ανάμεσα στους πόλους. Προηγμένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών, Μέτρο 1.2., Κοινωνία της Πληροφορίας 28

9 Κατασκευαστικά στοιχεία μηχανών συνεχούς ρεύματος Στάτης πλαίσιο (σασί) πόλοι που παράγουν το μαγνητικό πεδίο πέλματα πόλων, επιφάνεια του πόλου διάκενο Τυλίγματα τύλιγμα οπλισμού (τύλιγμα στο οποίο επάγεται τάση) Δρομέας τύλιγμα διέγερσης (παράγει το κύριο μαγνητικό πεδίο) Στάτης Οι πόλοι κατασκευάζονται από δυναμοελάσματα για ελάττωση των απωλειών του πυρήνα (δινορρεύματα) Προηγμένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών, Μέτρο 1.2., Κοινωνία της Πληροφορίας 29

10 Κατασκευαστικά στοιχεία μηχανών συνεχούς ρεύματος Δρομέας Χαλύβδινος άξονας πάνω στον οποίο τοποθετείται ο πυρήνας Πυρήνας: χαλύβδινα ελάσματα ενωμένα μεταξύ τους με χαραγμένα επάνω του τα αυλάκια του τυλίγματος του δρομέα. Στο ένα άκρο του πυρήνα τοποθετείται ο συλλέκτης. Συλλέκτης Χάλκινες ράβδοι που μονώνονται μεταξύ τους με υλικό τύπου μίκας. Ψήκτρες Μίγμα άνθρακα και γραφίτη Μεγάλη αγωγιμότητα Μικρός συντελεστής τριβής Μονώσεις τυλιγμάτων Δεν πρέπει να καταστρέφονται Πρόβλημα από θέρμανση τυλιγμάτων. Η αντοχή τους καθορίζει τη μέγιστη ισχύ λειτουργίας της μηχανής. Προηγμένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών, Μέτρο 1.2., Κοινωνία της Πληροφορίας 30

11 Τάση εξ επαγωγής στα άκρα περιστρεφόμενου πλαισίου Αγώγιμο πλαίσιο τοποθετείται στο εσωτερικό μαγνητικών πόλων Πλευρές ab, cd : κάθετες στη σελίδα Πλευρές bc, da : παράλληλες στη σελίδα Το πεδίο είναι μηδέν εκτός από την περιοχή των άκρων της επιφάνειας των πόλων. Το μαγνητικό πεδίο είναι σταθερό αλλού. Προηγμένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών, Μέτρο 1.2., Κοινωνία της Πληροφορίας 31

12 Τάση εξ επαγωγής στα άκρα περιστρεφόμενου πλαισίου Αγώγιμο πλαίσιο τοποθετείται στο εσωτερικό μαγνητικών πόλων Πλευρές ab, cd : κάθετες στη σελίδα Πλευρές bc, da : παράλληλες στη σελίδα Το πεδίο είναι μηδέν έξω από την περιοχή των άκρων της επιφάνειας των πόλων. Το μαγνητικό πεδίο είναι σταθερό αλλού. Προηγμένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών, Μέτρο 1.2., Κοινωνία της Πληροφορίας 32

13 Τάση εξ επαγωγής στα άκρα περιστρεφόμενου πλαισίου Με βάση τη σχέση της τάσης στα άκρα πλαισίου e (ν B ) l 1) Πλευρά ab v : εφαπτόμενη στη τροχιά } B : κάθετα στη τροχιά περιστροφής με φορά προς τα έξω ν B e ab vbl Κάθετη στη σελίδα με φορά προς τα μέσα. 2) Πλευρά bc B v : πότε προς τα μέσα και πότε προς τα έξω } ν B l άρα ( ν B ) l 0 l : παράλληλο με τη σελίδα bc e 0 Προηγμένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών, Μέτρο 1.2., Κοινωνία της Πληροφορίας 33

14 Τάση εξ επαγωγής στα άκρα περιστρεφόμενου πλαισίου Ομοίως 3) Πλευρά cd v B : εφαπτόμενη στη τροχιά : κάθετα στη τροχιά περιστροφής με φορά προς τα μέσα } ν B e cd vbl Κάθετη στη σελίδα με φορά προς τα έξω. 4) Πλευρά da B v : ποτέ προς τα μέσα και ποτέ προς τα έξω } ν B l άρα ( ν B ) l 0 l : παράλληλο με τη σελίδα da e 0 Προηγμένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών, Μέτρο 1.2., Κοινωνία της Πληροφορίας 34

15 Τάση εξ επαγωγής στα άκρα περιστρεφόμενου πλαισίου e e ab + e bc + e cd + e da 2vBl 0 κάτω από τους πόλους αλλού Όταν το πλαίσιο περιστραφεί κατά τότε η φορά της επαγόμενης τάσης αλλάζει. Δεδομένου ότι v rω 2rω Bl κάτω από τους πόλους e 0 αλλού A 2πrl A πrl Εμβαδό παράπλευρης επιφάνειας τροχιάς πλαισίου: Επιφάνεια δρομέα κάτω από κάθε πόλο του στάτη: (αμελούνται τα διάκενα) ω 2 e 2r Bl ΑBω π e 2 φω π Α φ B Προηγμένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών, Μέτρο 1.2., Κοινωνία της Πληροφορίας 35

16 Τάση εξ επαγωγής στα άκρα περιστρεφόμενου πλαισίου Όταν το πλαίσιο περιστραφεί κατά 180º τότε η φορά της επαγόμενης τάσης αλλάζει e 2 φω π H επαγόμενη τάση εξαρτάται: 1. Μαγνητική ροή στο εσωτερικό της μηχανής 2. Ταχύτητα περιστροφής 3. Σταθερά που εξαρτάται από τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά Προηγμένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών, Μέτρο 1.2., Κοινωνία της Πληροφορίας 36

17 Ροπή εξ επαγωγής σε περιστρεφόμενο πλαίσιο Δομή ίδια με αυτήν της επαγωγής τάσης σε αγώγιμο πλαίσιο Πλευρές ab, cd : κάθετες στη σελίδα Πλευρές bc, da : παράλληλες στη σελίδα Το μαγνητικό πεδίο είναι σταθερό στο χώρο κάτω από τους πόλους Το πλαίσιο διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα έντασης i Προηγμένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών, Μέτρο 1.2., Κοινωνία της Πληροφορίας 37

18 Ροπή εξ επαγωγής σε περιστρεφόμενο πλαίσιο Σύνδεση πηγής σταθερής τάσης στα άκρα του πλαισίου. Επαγόμενη δύναμη και ροπή στην κάθε πλευρά του πλαισίου: F i( l B ) τ rf inθ θ ( r, F ) 1) Πλευρά ab Ρεύμα πλαισίου : προς τα έξω. B : ακτινικό με φορά προς το στάτη F : φορά ανθωρολογιακή κατά τη φορά περιστροφής του πλαισίου F ab ilb τ ab ilbr 2) Πλευρά bc B, l :συγγραμμικά F 0, τ 0 bc bc Προηγμένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών, Μέτρο 1.2., Κοινωνία της Πληροφορίας 38

19 Ροπή εξ επαγωγής σε περιστρεφόμενο πλαίσιο Ομοίως 3) Πλευρά cd Ρεύμα πλαισίου : προς τα μέσα. B : ακτινικό με φορά προς το στάτη F : φορά ανθωρολογιακή κατά τη φορά περιστροφής του πλαισίου F cd ilb τ cd ilbr 4) Πλευρά da B, l :συγγραμμικά F 0, τ 0 da da Προηγμένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών, Μέτρο 1.2., Κοινωνία της Πληροφορίας 39

20 Ροπή εξ επαγωγής σε περιστρεφόμενο πλαίσιο τ τ + τ + τ + τ τ ba cb dc ad 2 { rbil 0 κάτω από τους πόλους εκτός των πόλων A πrl φ A B Εμβαδό κυλινδρικής επιφάνειας πλαισίου κάτω από κάθε πόλο τ 2 φ i π 0 κάτω από τους πόλους εκτός των πόλων H επαγόμενη ροπή εξαρτάται: 1. Μαγνητική ροή στο εσωτερικό της μηχανής 2. Ένταση ηλεκτρικού ρεύματος στο δρομέα 3. Σταθερά που εξαρτάται από τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά Προηγμένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών, Μέτρο 1.2., Κοινωνία της Πληροφορίας 40