Ηλεκτρικές Μηχανές Ι. Ενότητα 2: Τριφασικοί Μετασχηματιστές. Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε

Transcript

1 Ηλεκτρικές Μηχανές Ι Ενότητα 2: Τριφασικοί Μετασχηματιστές Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο TEI Δυτικής Μακεδονίας και στην Ανώτατη Εκκλησιαστική Ακαδημία Θεσσαλονίκης» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

4 Σκοποί ενότητας Με την ολοκλήρωση της παρούσης ενότητας ο σπουδαστής θα έχει αποκτήσει βασικές γνώσεις για τους τριφασικούς μετασχηματιστές. 4

5 Περιεχόμενα ενότητας Κατασκευαστικά μέρη. Μαγνητικά κυκλώματα. Εικόνες. 5

6 Τριφασικοί μετασχηματιστές (1) Αποτελούνται από τρεις μονοφασικούς μετασχηματιστές κατάλληλα συνδεδεμένους. Διακρίνονται ανάλογα με τον αριθμό των τυλιγμάτων που υπάρχουν σε κάθε ένα από τα τρία σκέλη. Μετασχηματιστές (ΜΣ) ενός τυλίγματος (αυτομετασχηματιστές). ΜΣ δύο τυλιγμάτων (υψηλής τάσης - ΥΤ και χαμηλής τάσης -ΧΤ). ΜΣ τριών τυλιγμάτων (ΥΤ, ΧΤ και τριτεύοντος). 6

7 Τριφασικοί μετασχηματιστές (2) Τα τυλίγματα είναι τυλιγμένα γύρω από τα σιδερένια κατακόρυφα τμήματα του πυρήνα που ονομάζονται σκέλη ή κορμοί. Τα σκέλη συνδέονται μεταξύ τους με το ζύγωμα. Τα σκέλη και το ζύγωμα αποτελούν το μαγνητικό κύκλωμα του ΜΣ. 7

8 Τριφασικοί μετασχηματιστές (3) Σχήμα 1. Τομή τριφασικού ΜΣ, πηγή : «Εργαστηριακές Ασκήσεις Ηλεκτρικών Μηχανών Συνεχούς και Εναλλασσομένου Ρεύματος», Ν. Σκραπαρλής, Β. Μολασιώτης, Δ. Τσιαμήτρος. Τριφασικοί μετασχηματιστές δύο τυλιγμάτων. 8

9 Τριφασικοί μετασχηματιστές (4) Σχήμα 2. ΜΣ Τριών τυλιγμάτων, πηγή : «Εργαστηριακές Ασκήσεις Ηλεκτρικών Μηχανών Συνεχούς και Εναλλασσομένου Ρεύματος», Ν. Σκραπαρλής, Β. Μολασιώτης, Δ. Τσιαμήτρος. 9

10 Τριφασικοί μετασχηματιστές (5) Σχήμα 3. Τομή τυλιγμάτων ΜΣ, πηγή : «Εργαστηριακές Ασκήσεις Ηλεκτρικών Μηχανών Συνεχούς και Εναλλασσομένου Ρεύματος», Ν. Σκραπαρλής, Β. Μολασιώτης, Δ. Τσιαμήτρος. 10

11 Τριφασικοί μετασχηματιστές (6) Σχήμα 4. Τρία ξεχωριστά μαγνητικά κυκλώματα, πηγή : «Εργαστηριακές Ασκήσεις Ηλεκτρικών Μηχανών Συνεχούς και Εναλλασσομένου Ρεύματος», Ν. Σκραπαρλής, Β. Μολασιώτης, Δ. Τσιαμήτρος. Η μορφή του μαγνητικού κυκλώματος επηρεάζει τη συμπεριφορά του ΜΣ κατά την ασύμμετρη φόρτιση και κατά την παρουσία αρμονικών. Είδη μαγνητικών κυκλωμάτων: 1. Τρία ξεχωριστά μαγνητικά κυκλώματα (κυριολεκτικά τρεις μονοφασικοί ΜΣ). Το πλεονέκτημα είναι πως αν συμβεί ένα σφάλμα σε έναν από τους τρεις ΜΣ, τότε πρέπει να αντικατασταθεί μόνο ένας. 11

12 Τριφασικοί μετασχηματιστές (7) Σχήμα 5. Κοινό ζύγωμα, πηγή : «Εργαστηριακές Ασκήσεις Ηλεκτρικών Μηχανών Συνεχούς και Εναλλασσομένου Ρεύματος», Ν. Σκραπαρλής, Β. Μολασιώτης, Δ. Τσιαμήτρος. 2. Ένας ΜΣ με τρία σκέλη και ζύγωμα. Αν στα πρωτεύοντα έχει συμμετρικό σύστημα τάσεων, το άθροισμα των μαγνητικών ροών διαμέσου των σκελών είναι μηδέν και δεν υπάρχει λόγος ύπαρξης τέταρτου σκέλους από όπου θα επιστρέφει η ροή. Προτιμούνται για οικονομικούς λόγους στο δίκτυο διανομής. 12

13 Τριφασικοί μετασχηματιστές (8) Σχήμα 6. Μαγνητική ροή, πηγή : «Εργαστηριακές Ασκήσεις Ηλεκτρικών Μηχανών Συνεχούς και Εναλλασσομένου Ρεύματος», Ν. Σκραπαρλής, Β. Μολασιώτης, Δ. Τσιαμήτρος. Αν όμως το σύστημα των τάσεων του πρωτεύοντος παρουσιάζει κάποια ασυμμετρία, τότε το άθροισμα των ροών είναι διαφορετικό του μηδενός και ρέει μέσω του αέρα. 13

14 Τριφασικοί μετασχηματιστές (9) Σχήμα 7. Κοινό ζύγωμα πέντε πυρήνων, πηγή : «Εργαστηριακές Ασκήσεις Ηλεκτρικών Μηχανών Συνεχούς και Εναλλασσομένου Ρεύματος», Ν. Σκραπαρλής, Β. Μολασιώτης, Δ. Τσιαμήτρος. 3. Μαγνητικό κύκλωμα με πέντε σκέλη: Τοποθετούνται άλλα δύο σκέλη χωρίς τυλίγματα. Τα σκέλη αυτά μπορούν να φέρουν το άθροισμα των ροών σε περίπτωση ασύμμετρης φόρτισης. Μειονέκτημα: μεγαλύτερη αυτεπαγωγή του ΜΣ. 14

15 Τριφασικοί μετασχηματιστές (10) Σχήμα 8. Μετασχηματιστής μανδύα, πηγή : «Εργαστηριακές Ασκήσεις Ηλεκτρικών Μηχανών Συνεχούς και Εναλλασσομένου Ρεύματος», Ν. Σκραπαρλής, Β. Μολασιώτης, Δ. Τσιαμήτρος. 4. Μαγνητικό κύκλωμα τύπου μανδύα: Και αυτοί επιτρέπουν τη ροή της ομοπολικής συνιστώσας ασύμμετρη φόρτιση. 15

16 Είδη μετασχηματιστών ισχύος (1) Σχήμα 9. Εικόνα μετασχηματιστή 3 TRAFO, πηγή της Ave Maria Mõistlik, CC-BY, ανακτήθηκε 3/

17 Είδη μετασχηματιστών ισχύος (2) Σχήμα 10. Μετασχηματιστής Μονάδος 1, Πηγή : «Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας», Ντοκόπουλος Π. Εκδόσεις Ζήτη. 17

18 Είδη μετασχηματιστών ισχύος (3) Σχήμα 11. Μετασχηματιστής Μονάδος 2, Πηγή : «Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας», Ντοκόπουλος Π. Εκδόσεις Ζήτη. 18

19 Είδη μετασχηματιστών ισχύος (4) Σχήμα 12. Τοποθέτηση Μετασχηματιστή, πηγή : «Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας», Ντοκόπουλος Π. Εκδόσεις Ζήτη. 19

20 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Ν. Σκραπαρλής, Β. Μολασιώτης, Δ. Τσιαμήτρος, «Εργαστηριακές Ασκήσεις Ηλεκτρικών Μηχανών Συνεχούς και Εναλλασσομένου Ρεύματος», Σύγχρονη Παιδεία. 2. Chapman S., Electrical Machinery Fundamentals, Fourth Edition, McGraw-Hill Inc προσπελάστηκε 3/

21 Τέλος Ενότητας.