Electrotehnică

Generalitãti

Transformatorul electric este un aparat de curent alternativ a cãrui functionare se bazeazã pe

legea inductiei electromagnetice, care transformã o putere electricã alternativã putere primarã de

anumiti parametri (U1, I1) într-o altã putere electricã alternativã - putere secundarã cu parametri

schimbati (U2, I2), frecventa rãmânând constantã.

Un transformator este constituit dintr-un miez feromagnetic pe care sunt montate douã sau mai

multe înfãºurãri izolate una de alta si fatã de miez. Înfãsurarea care primeste energia se numeste

înfãsurare primarã (sau pe scurt - primar), iar înfãsurarea care transmite energia unui circuit exterior,

înfãsurare secundarã (sau pe scurt - secundar).

Dupã destinatie, transformatoarele electrice pot fi clasificate in:

- transformatoare electrice de putere, utilizate in transportul si distributia energiei electrice;

- transformatoare electrice cu destinatie specialã: pentru redresoare, pentru cuptoare electrice,

pentru sudare, etc.;

- autotransformatoare;

- transformatoare de mãsurã;

- transformatoare de pornire;

- transformatoare de mica putere;

- transformatoare in executie antigrizutoasã si antiexplozivã.

Din punctul de vedere al numãrului de faze pot fi monofazate sau trifazate (uneori polifazate

pentru utilizãri speciale).

Din punctul de vedere al rãcirii transformatoarele pot fi rãcite direct în aer sau în ulei.

Înfãsurãrile unui transformator cu tensiunea mai mare se mai numesc si înfãsurãri de înaltã

tensiune, iar cu cele cu tensiune mai mica, înfãsurãri de joasa tensiune.

Elemente constructive

Principalele elemente constructive ale transformatoarelor sunt miezul feromagnetic,

înfãsurarea primarã si cea secundarã.

a) Miezul feromagnetic, denumit adesea si miez magnetic, reprezintã calea de închidere a

fluxului magnetic principal al transformatorului, flux produs de solenatia de magnetizare. Constructiv,

miezul feromagnetic este format din coloane pe care sunt montate înfãsurãrile, si jugurile, care servesc

la închiderea liniilor de câmp magnetic între coloane. Numãrul coloanelor depinde de tipul si numãrul

de faze ale transformatorului. Întrucât înfãsurãrile se executã în afara miezului si ulterior se monteazã

pe coloanele transformatorului, coloanele si jugurile se îmbinã prin suprapunerea sau teserea între ele

a tolelor. Prin îmbinarea tolelor, unde o tolã a coloanei alterneazã cu o tolã a jugului, se micsoreazã

întrefierul îmbinãrii (fig.2.1). Tablele ce compun miezul feromagnetic au o grosime relativ micã

(0,3-0,5mm), sunt realizate din otel electrotehnic aliat cu siliciu si sunt izolate între ele. Utilizarea

tolelor conduce la diminuarea pierderilor prin curenti turbionari, iar alierea otelului cu siliciu asigurã

reducerea pierderilor, datorate atât

curentilor turbionari, cât si

fenomenului de histerezis.

Prin utilizarea unor tole din

otel electrotehnic laminat la rece cu

cristale orientate, izolate cu carlit

(izolatie ceramicã) se obtine o crestere

a permeabilitãtii magnetice în directia

laminãrii si o îngustare a suprafetei

ciclului histerezis micsorându-se

pierderile în fier si puterea specifica de

magnetizare. Se pot realiza diferite scheme de miezuri magnetice, ca de pildã in figura 2.2. In figura

2.2-a se prezintã un transformator cu coloane la care, de regulã, fiecare din cele douã bobinaje (primar

si secundar) este împãrtit pe ambele coloane pentru a se obtine o dispersie cât mai micã, în figura 2.2-b

se prezintã un transformator de micã putere (<1000VA) si înaltã tensiune (>6kV), prin care se obtine o

schema de izolatie convenabilã, în detrimentul pierderilor de dispersie, iar in figura 2.2-c un

transformator de micã putere în manta.

Fig. 2.1. Straturi de tole consecutive la un transformator

trifazat (asamblare prin tole tesute).

2. Transformatorul electric

b) Înfãsurãrile transformatorului se executã din conductoare de cupru sau mai rar de aluminiu,

izolate în mod corespunzãtor. Pentru a realiza un cuplaj magnetic cât mai mare între înfãsurãri, ele se

monteazã pe aceeasi coloanã, în urmãtoarele forme constructive: înfãsurãri concentrice si înfãsurãri

alternate. La înfãsurãrile concentrice înfãsurarea de joasã tensiune se monteazã în imediata apropiere a

coloanei miezului feromagnetic, iar peste aceasta este asezatã înfãsurarea de înaltã tensiune

aproximativ aceeasi înãltime. Prin aceastã amplasare se evitã apropierea înfãsurãrii de înaltã tensiune

de miez.

Înfãsurãrile alternate se executa din bobine de diametre egale dar de înãltimi reduse (galeti).

Galetii înfãsurãrilor se dispun alternant pe înãltimea coloanei. Acest tip de desfãsurare se foloseste, de

regulã, numai la transformatoare coborâtoare, ca de pildã cele folosite la alimentarea cuptoarelor

electrice.

Înfãsurarea de înaltã tensiune s-a notat prescurtat I.T., iar cea de joasã tensiune J.T.

În afara elementelor constructive principale necesare, transformatorul mai are, functie de

destinatie, de tipul si forma constructivã, de sistemul de rãcire, de putere si tensiuni, o serie de

elemente constructive si accesorii necesare unei bune functionãri. Astfel, transformatoarele cu rãcire în

ulei au o constructie metalicã constând din cuvã, capac si conservatori.

Mãrimi nominale ale transformatoarelor

În publicatia CEI 34-1 din 1969 si STAS 1893-1972 s-a introdus notiunea de serviciu tip, iar

vechea notiune de regim al unei masini electrice a fost precizatã în mod corespunzãtor.

Regimul este precizat prin ansamblul valorilor numerice ale mãrimilor electrice si mecanice ce

caracterizeazã functionarea unei masini electrice. Regimul nominal este acela în care ansamblul

valorilor numerice coincide cu valorile nominale ale mãrimilor caracteristice.

Serviciul este precizat prin succesiunea si durata de mentinere a regimurilor, inclusiv mersul în

gol sau repausul.

Serviciul nominal este precizat prin valorile numerice ale mãrimilor electrice si mecanice,

împreunã cu tipul lor de mentinere si cu ordinea lor de succesiune stabilite de cãtre producãtor.

Regimul nominal de functionare caracteristic serviciului nominal se caracterizeazã prin datele

nominale înscrise pe tãblita indicatoare fixatã pe transformator la un loc vizibil si usor accesibil.

Functionarea în regim nominal este fixatã de urmãtoarele mãrimi nominale: putere, tensiune

primarã si secundarã, raportul de transformare între tensiunea primarã si secundarã la mersul în gol,

curentii, tensiunea de scurtcircuit, frecventa, toate în conditiile nominale de rãcire ale

transformatorului.

Puterea nominalã a transformatorului este puterea aparentã la bornele circuitului secundar

pentru care nu sunt depãsite în limitele de încãlzire prevãzute de standard. Se exprimã în kVA.

Tensiunea nominalã primarã este tensiunea aplicatã la bornele înfãsurãrii primare, în regim

nominal de functionare.

Tensiunea nominalã secundarã reprezintã tensiunea la bornele înfãsurãrii secundare atunci când

transformatorul functioneazã în gol, iar la bornele înfãsurãrii primare este aplicatã tensiunea nominalã.

Raportul nominal de transformare este raportul între tensiunea primarã si secundarã la mersul

în gol al transformatorului.

Curentii nominali sunt curentii primari si secundari de linie la functionarea în regim nominal.

Tensiunea nominalã de scurtcircuit este tensiunea aplicatã înfãsurãrii primare astfel ca aceasta

sã fie strãbãtutã de curentul nominal, atunci când înfãsurarea secundarã este în scurtcircuit