CCI20111111134

du. Ze względu na tak cenne właściwości transformatory znalazły olbrzymie zastosowanie w gospodarce energetycznej przy przesyle dużych mocy energii elektrycznej na znaczne odległości.

Napięcie wytwarzane przez prądnice w elektrowniach najczęściej wynosi 10,5 lub 16,5 kV. Do przesyłu dużych mocy na większe odległości napięcie to jest za niskie. Zależnie więc od odległości, na jaką energia ma być (przesyłana, napięcie podwyższa się za pośrednictwem transformatorów do 30, 60, 100 lub 220 kV. Na końcu linii przesyłowej umieszcza się transformatory obniżające napięcie do wysokości dostosowanej dla potrzeb odbiorców, a nie zagrażającej bezpieczeństwu przy wykorzystywaniu urządzeń elektrycznych.

T,    L    T, -

Rys. 10-1. Schemat przesyłu energii elektrycznej

Na rys. 10-1 mamy podany uproszczony schemat układu elektroenergetycznego składającego się z: prądnicy G wytwarzającej energię elektryczną o napięciu 10,5 ;kV, transformatora T_u podwyższającego napięcie do 60 kV, linii przesyłowej L, transformatora T₂ obniżającego napięcie na 380 i 220 V (p. rys. 10-1).

Transformatory znalazły powszechne zastosowanie nie tylko w energetyce, ale we wszystkich dziedzinach elektrotechniki.

Przejdźmy z kolei do omówienia zasady działania transformatora. Dla uproszczenia rozpatrzmy transformator jednofazowy. Składa się on z dwóch uzwojeń nawiniętych na rdzeniu wykonanym z blach stalowych (rys. 10-2). Do jednego z tych uzwojeń doprowadza się energię elektryczną — uzwojenie to nazywa się pierwotnym. Uzwojenie drugie nazywa się wtórnym i stanowi źródło napięcia zasilającego linię przesyłową albo odbiorniki. Poza tym napięcie wyższe nazywamy napięciem górnym, niższe — napięciem dolnym.

Z chwilą doprowadzenia do uzwojenia pierwotnego transformatora napięcia prądu przemiennego U₁ ¹) (zwanego napięciem pierwotnym), pomimo otwartego uzwojenia wtórnego, w uzwojeniu pierwotnym popłynie prąd. Przebieg zjawisk- będzie podobny jak w rozpatrzonym przykładzie cewki z rdzeniem ferromagnetycznym w § 5.14. Wzniecony przemienny strumień magnetyczny, zamykający się w rdzeniu stalowym transformatora, będzie indukował w obu uzwojeniach siły elektromotoryczne. W każdym zwoju tak uzwojenia pierwotnego, jak i wtórnego, siły elektromotoryczne będą jednakowe o wartości E' woltów na 1 zwój. Całkowita s.em. w każdym z uzwojeń będzie wprost proporcjonalna do liczby zwojów uzwojenia. Jeżeli liczba zwojów uzwojenia pierwotnego wynosi z_u a wtórnego z₂, to siły elektromotoryczne indukowane w uzwojeniach wyniosą odpowiednio

E₁ = E'zi i E₂ = E'z₂

skąd można wyznaczyć stosunek tych s.em. zwany przekładnią transformatora (oznaczenie 9)

(10-1)

Przekładnia transformatora jest jedną z ważniejszych wielkości charakteryzujących dany transformator.

Przejdźmy z kolei do rozpatrzenia wykresu wektorowego transformatora w stanie nie obciążonym, czyli jałowym.

Wykres ten będzie podobny do wykresu wektorowego na rys. 5-41 cewki z rdzeniem stalowym.

Wykres rozpoczynamy od wektora strumienia magnetycznego €> (rys. 10-3), siły elektromotoryczne E₁ i E₂ są przesunięte w fazie

0    90° wstecz względem strumienia O. Doprowadzone napięcie pierwotne Uj ma do pokonania s.em. E_x i spadki napięcia czynny

1    bierny w uzwojeniu pierwotnym, które na wykresie pominięto ze względu na ich małe wartości. Wobec czego wektor napięcia TJ₁ można odłożyć w kierunku wprost przeciwnym do s.em. E_v

Prąd stanu jałowego I₀ ma charakter zupełnie taki sam jak we wspomnianym już przykładzie cewki z rdzeniem stalowym. Wartość jego wynosi 5 do 10% prądu znamionowego występującego przy pełnym obciążeniu transformatora. Prąd ten można rozłożyć na dwie składowe: czynną i bierną. Składowa czynna I_hw

269

1

Wielkości występujące po stronie pierwotnej transformatora oznacza się (znaczkiem 1, po stronie wtórnej znaczkiem 2, a wielkości odpowiadające napięciu górnemu znaczkiem g, dolnemu zaś — d.