ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΕΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΕΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΙΣΧΥΟΣ. Συσκευές οι οποίες μετασχηματίζουν το πλάτος της εναλλασόμενης τάσης

Transcript

1 1 ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΙΣΧΥΟΣ Συσκευές οι οποίες μετασχηματίζουν το πλάτος της εναλλασόμενης τάσης Μετασχηματιστές ανύψωσης: Χρησιμοποιούνται για τη μείωση των απωλειών γραμμής στα συστήματα μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Μετασχηματιστές υποβιβασμού: Χρησιμοποιούνται για τον υποβιβασμό της υψηλής τάσης στα επίπεδα που τίθονται για την ασφαλή χρήση της ηλεκτρικής ενέργειας από τους διάφορους καταναλωτές (βιομηχανία, οικιακή χρήση, μετρήσεις κλπ).

2 2 ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΤΑΣΕΩΣ ΚΑΤΑΤΗΜΕΤΑΦΟΡΑΤΗΣ ΙΣΧΥΟΣ Ζυγός 150k G 15k/150k M/Σ Τριφασικός Δίκτυο υψηλής τάσης 150k/20k M/Σ Τριφασικός Ζυγός 20k Δίκτυο μέσης τάσης 20k/6k M/Σ Τριφασικός Hλεκτροστατικά φίλτρα Ζυγός 6k Κινητήρες Ισχύος>1000hp 6k/380 M/Σ Τριφασικός Δίκτυο χαμηλής τάσης Κινητήρες Ισχύος <500hp Φωτισμός 220 Κυκλώματα Χειρισμών 220/24 Μονοφασικός Ηλεκτρονικά κυκλώματα 220/12 Μονοφασικός Ανορθωτικά συστήματα

3 3 ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΙΔΑΝΙΚΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΗ Αρχή λειτουργίας Νόμος Faraday: e ind N dφ dt

4 4 ΙΔΑΝΙΚΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΗΣ / ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΧΩΡΙΣ ΦΟΡΤΙΟ i φ i s 0 p ~ N p e p e s N s e p N p dφ dt p -i φ R p e p R p 0 p e p N p Φ ΙΦΙsinωt dφ dt p N p ω ΙΦΙ cosωt

5 5 ΙΔΑΝΙΚΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΗΣ / ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ME ΦΟΡΤΙΟ i p i s p ~ e p N p e s N s s Ζ p e p s e s N p N s dφ dt dφ dt p N N s s p α

6 6 ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΡΕΥΜΑΤΩΝ, ΣΥΝΘΕΤΩΝ ΑΝΤΙΣΤΑΣΕΩΝ N p i p N s i s N p p α is α N s i 1 Z p /I p α s /(Ι s /α) α 2 I s s Ζ α 2 Ζ Z s /I s

7 7 ΙΣΧΥΣ ΣΤΟΥΣ ΙΔΑΝΙΚΟΥΣ Πραγματική Ισχύς P in p I p cosθ P out s I s cosθ p α s P out p I p cosθ P in I s αi p Άεργος Ισχύς Q out Q in s I s sinθ Φαινόμενη Ισχύς S out S in s I s

8 8 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ΜΕ ΙΔΑΝΙΚΟΥΣ I p I s ~ p N p N s s Z L Ισοδύναμο κύκλωμα / Μέθοδος ανάκλασης I p ~ p Z L α 2 Ζ L

9 9 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΙΔΑΝΙΚΟΥ Μ/Σ Ι line /(Z line + Z load ) 480e 0 /5.29e e A load I line Z load 90.8e e e -0.9 P loss (I line ) 2 R line W

10 10 I G /Zeq 480e 0 /5.003ej e -j36.88 A Load I Load Z load 479.7e -j0.01 P loss (I line ) 2 R line 16.7W I line N N I Load N Np1 IG (1/10) 95.94e -j36.88 s1 p2 s e -j36.88 A Iline 10*9.594e -j e -j36.88a

11 11 ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΗΣ/ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΧΩΡΙΣ ΦΟΡΤΙΟ i P i m +i C i s 0 p ~ Np e p Φ p N s e s N s dφ dt Ισοδύναμο κύκλωμα j R p : Ωμικήανίστασητυλίγματος Χ p : Επαγωγική αντίδραση σκέδασης j e p R C : Ισοδύναμη ανίσταση απωλειών πυρήνα (υστέρηση + δινορεύματα)

12 ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΗΣ/ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΜΕ ΦΟΡΤΙΟ 12 i P i m +i C + (N s /N p )i s i s p ~ N p e p e s Φ p Φ s N s Ζ Ισοδύναμο κύκλωμα j j I s (N s /N p )I s j Ζ

13 13 ΒΑΘΜΟΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΚΑΙ ΔΙΑΚΥΜΑΝΣΗΣ ΤΑΣΗΣ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΥ Μ/Σ Βαθμός απόδοσης n P out Pout + P loss P W s I + P core s cosθs + I cosθ s s s P w : απώλειες χαλκού P core : απώλειες δινορρευμάτων + υστέρησης Διακύμανση τάσης R S,no load S, rated load S, rated load / α p S, rated load S, rated load

14 14 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΗ α 1/5 p 120AC, f60hz, φ0 o z zα 2 z 30Ω R eqp 0.05Ω R C 40Ω X m 24Ω X eq p 0.3Ω I c 120/40 3A I M 120/j24 -j5a 120 I s (1/5) j e -j13.5 A P L IzI * II s I kW ISI IpI*II p I ka P ISI*cosθ 11.26kW I p I c + I M + 5I s 97.6e -j15.9 A s I s z 18.68e -j13.5 * e -j13.5 Q ISI*sinθ 3.21kAR n P L /P 0.93

15 ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΣΕ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΥΣ ΓΙΑ ΤΟΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟ ΤΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΤΟΥΣ Μετρήσεις με ανοιχτοκυκλωμένο δευτερεύον 15 R c R c cosθ P 1 2 OC P OC 1 I 1 Q OC I 1 III 1 I sinθ Χ m Q 1 2 OC X 1 m 2

16 16 Μετρήσεις με βραχυκυκλωμένο δευτερεύον Επειδή R w και Χ l <<R C και X m R W 2 cosθ P I 1 sc P 1 SC I 1 Q SC I 1 III 1 I sinθ Χ l Q I 1 sc 2

17 17 ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΙ (ΣΥΝΔΕΣΗ ΤΡΙΓΩΝΟ-ΑΣΤΕΡΑΣ) ab lp e j0 bc lp e- j120 ca lp e j120 3 ab Ν lp e j30 3 bc Ν 3 ca Ν ls Ν l p ls N N s lp e- j90 lp e j150 3 lp p 3

18 18 ΠΙΝΑΚΑΣ ΣΥΝΔΕΣΜΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΙΦΑΣΙΚΩΝ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΩΝ ΣΥΝΔΕΣΜΟΛΟΓΙΑ ΤΡΙΓΩΝΟΥ (D) ΣΥΝΔΕΣΜΟΛΟΓΙΑ ΑΣΤΕΡΑ (Y) ΣΥΝΔΕΣΜΟΛΟΓΙΑ ΤΕΘΛΑΣΜΕΝΟΥ ΑΣΤΕΡΑ (Z) ph /2 ph l I ph I l I ph I l Ι l I ph I l / 3 Ι l ph l / 3 Ι l ph l l Ι ph Ι l ph 2 l /3 ph ph ph /2

19 19 ΠΑΡΑΣΤΑΣΗ ΦΑΣΙΚΗΣ ΑΠΟΚΛΙΣΗΣ ΦΑΣΕΩΝ Υ.Τ. ΚΑΙ Χ.Τ. ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΥ ΜΣ

20 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΗ 20 Ζ L Ζ L Ζ L P L 200MW cosθ1 ls 550k lp 20k α lp ls ph,s 1/α lp 318k I ls P L / ph,s 0.629kA I ph,p 1/α I ls 10kA Επιλέγεται τύπος ΜΣ: 400/25k, 300ΜA/phase α1/16, p 25k, s 400k, I p 12kA P OC 1.6MW, Q OC 3.1MAR P SC 1.4MW, Q SC 70MAR R c P p P OC 2 R W 2 I p sc 391Ω Q p Χ m 202Ω 2 OC Q Ω sc Χ l Ω I 1 z zα 2

21 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΗ Έλεγχος καταλληλότητας επιλεγμένου ΜΣ Επίλυσηστιςσυνθήκεςλειτουργίας: s 318e 0 k I s 0.629e 0 ka 21 p (Rw + jx l )I s /α + α s 20.56e j13,8 k lp 20.56k Is α P loss R w + 2 R 2 p P in P + P loss MW C 2.06MW n P/P in 99%

22 22 AΥΤΟ I L SE I SE I H I C H H C + SE C / SE N C /N SE L C L H H N SE NC + N I L NSE + N I N C C C L C Δείκτες: L: πλευρά ΧΤ Η: πλευρά ΥΤ SE: τύλιγμα σειράς C: κοινό τύλιγμα S w C I C S io L I L S S io W N SE + N N SE C Πλεονέκτημα φαινόμενης ισχύος

23 23 Παράλληλη σύνδεση Μετασχηματιστών Ενδείκνυται στις περιπτώσεις κάλυψης αύξησης ισχύος. Προυποθέσεις που πρέπει να πληρούνται: 1. Να ανήκουν στην ίδια ομάδα συνδεσμολογίας και οι συνδεσμολογίες να γίνουν με την σύνδεση των αντίστοιχων ακροδεκτών 2. Να έχουν κατασκευαστεί έτσι ώστε να έχουν τις ίδιες τάσεις πρωτεύοντος και δευτερεύοντος αντίστοιχα. Επιτρεπόμενη απόκλιση ±0.5%. 3. Να έχουν ίσες τάσεις βραχυκύκλωσης 4. Ο λόγος ονομαστικών ισχύων να μην είναι μεγαλύτερος του 3:1

24 24 ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΙ Τύπου Μανδύα με συγκεντρικά τυλίγματα Τύπου Πυρήνα Τύπου Πυρήνα τοροειδούς μορφής

25 25 ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΙ Τύπου Πυρήνα με συγκεντρικά τυλίγματα Τύπου Μανδύα με δισκοειδή τυλίγματα

26 26 ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΙ ΜΕ ΨΥΞΗ ΛΑΔΙΟΥ

27 27 ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΙ ΞΗΡΟΥ ΤΥΠΟΥ