5
Mrežni autotransformatori
OPIS UREĐAJA
OPIS
Razlikuju se u odnosu na klasične transformatore što ne odvajaju galvanski
sekundarne strujne krugove od primarnih. Imaju samo jedan namotaj te
su dobili naziv autotransformatori.
Zamenjujući dva namotaja jednim oni
postaju i znatno jeftiniji od klasičnih
transformatora u zavisnosti od prenosnog odnosa i zato ih još nazivaju transformatorima u štednom spoju.
Urađeni su od najkvalitetnijeg hladno
valjanog magnetnog lima i bakarnih
namotaja kao suvi i impregnisani epoksidnom smolom u klasi izolacije „F“
(max. temperatura na transformatoru
155oC). Prenosni odnos autotransformatora može biti u svim variajntama
do 1 kV. Ovako izveden autotransformator se primenjuje za unutrašnju
ugradnju, a za primenu spolja ugrađuje se u posebna zaštitna kućišta stepena zaštita od IP21do IP55.
PRIMENA
Namenjeni su za transformaciju električne energije jednog naponskog nivoa i struje na druge vrednosti uz istu
frekvenciju.
Posebnu primenu, manje jedinice nalaze za redukovanje naponskog nivoa
230 V na napon pogodan za priključak
uređaja namenjen za mreže 110, 120,
127 V ili drugih vrednosti.
Autotransformatori većih snaga od 5
– 50 kVA mogu se primenjivati za poboljšavanje naponskih prilika u mrežama niskog napona gde je duga mreža
do potrošača .U takvim prilikama krajnji potrošači obično nemaju dovoljan
napon prikladan za napajanje kućnih
uređaja, elektromotora i vodenih pumpi. Za razrešenje tih problema moguće
je u trofaznim mrežama ugraditi autotransformator „uzlazni“ 3x400V/3x900
V, koji podiže linijski napon na 3x900
V čime dobijamo struju kroz mrežu za
2,25 puta manju, a samim tim i približno toliko puta manji pad napona u odnosu kad autotransformator nije postojao. Na kraju mreže, a pre potrošača
postavlja se drugi „silazni“ autotransformator 3x900/3x400 V čime bi potrošači
dobili adekvatan napon napajanja.
U monofaznim mrežama se na ulazu mreže može postaviti tzv. „uzlazni“
transformator prenosnog odnosa 230
V / 520 V, a na kraju mreže u liniju se
postavlja „silazni“ autotransformator
prenosnog odnosa 520 V / 230 V. Efekat
poboljšanja naponskih prilika je potpuno isti kao i u trofaznim mrežama.
IZVEDBA
Ovakve autotransformatore fabrika
radi kao trofazne tipa ATTES-*, od 10
do 50 kVA (tabela 1) i monofazne tipa
AMTES-*, od 5 do 20 kVA (tabela 2).
Oba tipa autotransformatora mogu biti
izvedbe sa i bez zaštitnih kućišta u zavisnosti od zahtevane ugradnje. U narednim tabelama 3. i 4, predstavljene
su dimenzije i mase autotransformatora trofaznih i monofaznih bez zaštitnih
kućišta .
Unutar kućišta pored autotransformatora su ugrađeni i automatski kompaktni prekidači koji štite transformator od
preopterećenja i kratkih spojeva. Prekidači imaju mogućnost podešenja nominalne struje od (0,8-1)xIn tako da
pravim izborom prekidača u potpunosti se može obezbediti zaštita od preopterećenja i kratkih spojeva.
Na poseban zahtev ugrađujemo i odvodnike prenapona namenjene za zaštitu transformatora i potrošača od
atmosferskih pražnjenja kao i dodatnu
oprema za zaštitu od podnapona i zemljospoja
Na zahtev kupaca umesto autotransformatora fabrika isporučuje i transformatore sa potpuno galvanski odvo-
jenim namotajima primara i sekundara.
Cena klasičnih transformatora u odnosu na autotransformator za navedeni prenosni odnosa i istu snagu je cca
25% veća.
Postavljanjem ovih autotratransformatora na niskonaponsku mrežu dobijamo:
- poboljšanje naponskih prilika NN
voda;
- kvalitet isporučene energije;
- znatno jeftiniju investiciju od klasične
(10 kV voda i TS 10/0.4 kV ili izmena NN
voda);
- mogućnost ugradnje u različitim tačkama NN voda i po fazama;
- brza i jednostavna ugradnja - ne zahteva angažovanje specijalne mehanizacije.
MONTAŽA
Autotransformatori su postavljeni u zaštitno kućište prilagođeno za montažu
na drvene i betonske stubove pomoću
metalne konzole. Sa donje strane kućišta postavljeni su uvodnici kabla u položaju koji sprečava ulazak vode u kućište.
Transformatori bez zaštitnog kućišta
ne smeju biti izloženi atmosferskim padavinama. Priključivanje transformatora na mrežu obavlja se preko rednih
stezaljki, izolatora ili preko posebnih
bakarnih priključaka za jedinice većih
snaga. Obratiti pažnju da priključci kabla –kablovseke papučice (igličaste,
okaste) budu dobro pritegnuti kako bi
se obezbedila kvalitetna mehanička i
električna veza. Nepritegnute kablovske veze imaće za posledicu zagrevanje
kablova do temperature iznada dozvoljene što se može preneti i na namotaje
transformatora.
Da bi se smanjila buka transformatora,
vezivanje transformatora za kućište je
6
Mrežni autotransformatori
NTS OPIS
50 UREđaja
- 600
urađeno umetanjem tvrde gume između stranica transformatora i nosećih konzola.
Pre puštanja transformatora u pogon
obavezno prekontrolisati ispravnost
priključnih veza kao i vezu zaštitnog
provodnika na transformatoru i kućištu gde je to označeno.
Postavljanjem autotransformatora
namenjenih za poboljšanje naponskih prilika u niskonaponskim trofaznim mrežama obavezno uzemljiti zvezdište transformatora i stub na
koji se postavljaju prema odredbama Pravilnika o tehničkim normativima za zaštitu niskonaponskih
mreža i pripadajućih transformatorskih stanica.
Svaki transformator ovakvog tipa,
proizveden u našoj fabrici je komadno ispitan te je propraćen fabričkim
atestom. Nikakvo ispitivanje transformatora pre puštanja u rad nije
potrebno, čak iako je duže vremena
nije bio u pogonu. Dovoljni su samo
vizuelni pregledi, otklanjanje nečistoća ako postoje i provera ispravnosti i zategnutosti mehaničkih i
električnih priključnih veza.
ODRŽAVANJE
Tokom eksploatacije ovih transformatora održavanje skoro da nije potrebno. Preporučuje se s vremena
na vreme provera sigurnosti veza
na priključcima transformatora, jer
usled vibracija u radu vremenom
može doći do popuštanja. Takođe
je potrebno pritegnuti i mehaničke
veze zavrtnjeva za stezanje i centriranje jezgra kao i proveriti zategnutost zavrtnjeva veza transformatora sa postoljem. Potrebno je takođe
transformator obrisati od raznih nečistoća i to sve raditi periodičnim
pregledom. Ovo sve raditi kad je
transformator van pogonskog stanja. Ovi transformatori su po svojoj
izvedbi otporni na vlagu i hemijske
agense.
Ukoliko se desi da je transformator dugo vremena bio van pogona
te poprimio razne nečistoće i vlagu,
neophodno ga je očistiti, dovesti u
suvo stanje i onda ga staviti u pogon.
U prostoriji ili napolju sa maksimalnom temperaturom okoline od
40oC, transformator je pogonski
potpuno siguran.
Na slici 1) prikazano je kako se transformator sa dva namotaja može
pretvoriti u autotransformator.
Spajanje krajeva sekundarnog namotaja sa isto toliko delova primara (Sl.1a)
ništa se bitno neće promeniti. Struje
kod transformatora sa dva namotaja
međusobno su suprotnog smera, pa
će se nakon spajanja namotaja u jedan
namotaj (Sl.1b), kroz taj zajednički deo
teći razlika prvobitne sekundarne i primarne struje. Struja koja teče kroz te-
7
Mrežni autotransformatori
OPIS UREđaja
ret R, jednaka je zbiru struja koje teku
kroz preostali deo primarnog namotaja i kroz zajednički kalem (Sl.1c).
Znači da teret dobija snagu preko
transformatora na dva načina:
Jedan deo se prenosi strujom I1
prenosi direktnim putem – galvanskom vezom, a strujom I preko magnetske veze, tj. pomoću transformacije (Sl.1d.).
Koji se deo od ukupne snage prenosi transformatorskim putem?
Indirektnim putem (Sl.1c.) prenosi
se snaga:
S = U 2 ⋅ I = U 2 ⋅ ( I 2 − I1 )
Kako je ukupna snga koja se troši na
teretu S2 = U2 . I2 to je odnos snaga:
I
S U 2 ⋅ (I 2 − I 1 )
=
= 1− 1
S2
U2 ⋅ I2
I2
Odnosno snaga koja se prenosi preko magnetskog fluksa je
S = S 2 ⋅ (1 −
I1
)
I2
Kako su kod klasičnog transformatora struje obrnuto proporcionalne
naponima onda izaz za snagu koja
se prenosi preko magnetskog fluksa
možemo napisati i izrazom
S = S 2 ⋅ (1 −
U2
)
U1
Znači snaga koja se transformiše
preko autotransformatora zavisi od
prenosnog odnosa, i što je sekundarni napon U2 po vrednosti bliži primarnom U1 to je ova snaga manja.
Ako se u obzir uzme i snaga gubitaka u gvožđu i bakru imamo:
S = S 2 ⋅ (1 −
U2
) + Sg
U1
Kako je
η=
te je onda
S2
S2
=
S1 S 2 + S g
Sg =
1 −η
⋅ S2
η
Kod malih transformatora sa dva
namotaja 0 = 0.8 pa je
1.25 ⋅ S 2 ⋅ (1 −
S = 1.25
U1
)
U2
Za slučaj autotransformatora gde se
podiže napon imamo sledeću situaciju:
8
Mrežni autotransformatori
NTS OPIS
50 UREđaja
- 600
Da bi razjasnili teret koji je na slici
2a) označe sa R, podelićemo na dva
dela, tako da na donjem delu imamo napon U1 (Sl.2b). Tada su razdelne tačke na transformatoru i na
otporu na istom potencijalu, pa možemo međusobno spojiti, a da se u
radu transformatora ništa ne promeni. Ništa se neće ni promeniti ni
kada donji deo otpora premestimo
na levu stranu (Sl.2c). Sada se jasno
vidi da se na donji deo otpora snaga prenosi direktno, a na gornji deo
transformatorskim putem (Sl.2d).
Znači transformatorskim putem se
prenosi snaga:
S = I 2 ⋅ U = I 2 ⋅ (U 2 − U 1 )
Kako je ukupna snga koja se troši na
teretu S2 = U2 . I2 to je odnos snaga:
I ⋅ (U 2 − U 1 )
U
S
= 2
= 1− 1
S2
U2 ⋅ I2
U2
odnosno
S = S 2 ⋅ (1 −
U1
)
U2
Ako uzmemo u obzir gubitke snage
imamo :
S = S 2 ⋅ (1 −
U1
) + Sg
U2
Odnosno, za 0 = 0.8 dobija se
1.25 ⋅ S 2 ⋅ (1 −
S = 1.25
U1
)
U2
Analizirajući poslednji izraz vidimo da je značajna ušteda do odnosa 1:2, odnosno 2:1 u poređenju
sa transformatorom koji imaju dva
namotaja. Kod autotransformatora koji transformiše napon naniže je
ceo sekundarni namotaj, odnosno
kod autotransformatora koji transformiše napon naviše je ceo primarni namotaj. U oba slučaja žica
zajednićkog dela namotaja je manjeg preseka.
Kod većih prenosnih odnosa ušteda je manja. Uštedom u bakru dobija se više mesta u prostoru jezgra,
pa se može povećati broj zavojaka i
time smanjiti presek jezgra.
Imajući u vidu sve napred rečeno i
prikazano zaključuje se da je autotransformator manjih dimenzija od
klasičnog transformatora sa dva namotaja za istu snagu.
Pri svemu ovome treba naglasiti da
je značajna ušteda kod transformatora kod kojih je prenosni odnos bliže jedinici. Ozbiljan nedostatak kod
autotransformatora je galvanska
veza između primara i sekundara,
što često puta nije dopustivo.
C
Autotransformatori tipa ATTES, AMTES bez kućišta
B
Sl.3) Autotransformator u kućištu sa
pripadajućom opremom
A
Sl.5) Merna skica kućišta autotransformatora
9
Mrežni autotransformatori
TIP ATTES i AMTES
Sl.4) Autotransformator specijalne izvedbe sa ugrađenim zaštitama od preopterećenja,
kratkog spoja, zemljospoja i atmosferskih pražnjenja
R.br.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Tip autotransformatora
ATTES-10
ATTES-12.5
ATTES-16
ATTES-20
ATTES-25
ATTES-31.5
ATTES-40
ATTES-50
nazivna snaga (kVA)
10
12.5
16
20
25
31.5
40
50
A(mm)
700
700
750
750
800
800
800
880
B(mm)
450
450
450
450
460
460
460
500
C(mm)
630
630
680
680
750
750
750
800
Težina(kg)
73
85
103
121
140
169
198
257
Tabela 1 (Dimenzije trofaznih autotransformatora sa kućištem)
R.br.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Tip autotransformatora
AMTES-5
AMTES-6.3
AMTES-8
AMTES-10
AMTES-12.5
AMTES-16
AMTES-20
nazivna snaga (kVA)
5
6.3
8
10
12.5
16
20
A(mm)
550
550
550
600
600
700
700
B(mm)
400
400
400
400
400
450
450
C(mm)
500
500
500
550
550
630
630
Tabela 2 (Dimenzije monofaznih autotransformatora sa kućištem)
Težina(kg)
50
54
65
75
90
112
131
10
Mrežni autotransformatori
TIP ATTES
NTS
50 -i AMTES
600
C
Sl.6) Autotransformatori bez zaštitnih kućišta
A
B
Sl.8) Merna skica monofaznih autotransformatora
11
Mrežni autotransformatori
C
TIP ATTES i AMTES
A
B
Sl.7) Merna skica trofaznih autotransformatora
R.br.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Tip autotransformatora
ATTES-10
ATTES-12.5
ATTES-16
ATTES-20
ATTES-25
ATTES-31.5
ATTES-40
ATTES-50
nazivna snaga (kVA)
10
12.5
16
20
25
31.5
40
50
A(mm)
370
370
420
420
450
460
460
540
B(mm)
166
172
188
198
208
218
232
495
C(mm)
315
320
360
360
410
420
420
590
Težina(kg)
58
64
80
93
108
130
145
198
C(mm)
285
285
285
315
335
385
425
Težina(kg)
33
37
41
53
61
78
93
Tabela 3 (Dimenzije trofaznih autotransformatora)
R.br.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Tip autotransformatora
AMTES-5
AMTES-6.3
AMTES-8
AMTES-10
AMTES-12.5
AMTES-16
AMTES-20
nazivna snaga (kVA)
5
6.3
8
10
12.5
16
20
A(mm)
250
250
260
260
260
310
340
B(mm)
186
196
200
230
250
240
250
Tabela 4 (Dimenzije monofaznih autotransformatora)
Download

aTTEs - Fabrika Mernih Transformatora FMT Zaječar