Elektrotechnika. 4. előadás. Budapest Műszaki Főiskola Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Kar Mechatronikai és Autechnikai Intézet

Átírás

1 udapest Műszaki Főiskola ánki Donát Gépész és iztonságtechnikai Kar Mechatronikai és utechnikai ntézet Elektrotechnika 4. előadás Összeállította: Langer ngrid őisk. adjunktus

2 Háromázisú hálózatok gyakorlatban a illamos energia termelésében, elosztásában és elhasználásában csaknem kiétel nélkül a háromázisú rendszer terjedt el. Ennek oka nemcsak a háromázisú energiátitel gazdaságossága, hanem a háromázisú aszinkron motorok üzembiztonsága is. Szimmetrikus eszültségrendszer: u sin t sin t u sin( t 0) sin( t 0) u sin( t 40) sin( t 40) ωt Re Komplex írásmóddal: 0 0 e j0 = R S e e j0 j40 m T N Négyezetékes háromázisú eszültségrendszer MF GK ME 008.

3 MF GK ME 008. MF GK ME sillagkapcsol sillagkapcsolás (Y kapcsol s (Y kapcsolás) s) ; Z ; Z ; Z sillagkapcsolás kiezetett csillagponttal: Szimmetrikus, ha Z =Z =Z. Ha nem szimmetrikus., N ezetékre aló rácsatlakozással kiküszöbölhető a 0 pont eltolódás: 0 áram olyik rajta. Hurokegyenletek:. körre: 0 0. körre:. körre: 0 Vonali eszültség Fázis eszültség Fázis áram 0 Z ; Z ; Z cos

4 Háromszög g kapcsolás s (Δ( kapcsolás) s) Szimmetrikus, ha Z =Z =Z Nincs 0 pont eltolódás somóponti egyenletek: 0 Vonali áram Fázis áram sin MF GK ME

5 MF GK ME 008. MF GK ME Három romázis zisú rendszer teljes rendszer teljesítm tménye nye háromázisú rendszer három egyázisúból teődik össze Fázisteljesítmények összege= háromázisú teljesítmény Q Q Q Q hatásos teljesítmény meddő teljesítmény Q S látszólagos teljesítmény Szimmetrikus terhelés esetén: cos cos 3 sin Q sin Q Q Q 3 S cos teljesítmény onali értékekkel: Y kapcsolás: Δ kapcsolás: ; 3 ; 3 cos 3 3 cos 3 3 cos 3 ; sin Q 3 S 3

6 háromh romázisú teljesítm tmény állandósága Szimmetrikusan terhelt háromázisú rendszer teljesítményének pillanatértéke időben nem áltozik és megegyezik az átlagteljesítménnyel. p p (t) p (t) p (t) p p (t) p p sin t sin( t ) miel sin sin cos( ) cos( ), cos cos( t ) sin t sin( t ) ezért cos cos( ( t 0 ) ) cos cos( t 40 ) cos cos( ( t 40 ) ) cos cos( t 0 ) pillanatteljesítmények áltozó részei egymáshoz képest 0 -kal eltolt ω körrekenciáal lengő cosinus görbék, ezért összegük minden időpillanatban nulla. p p p p cos MF GK ME

7 Árammal átjárt ezető körül mágneses tér alakul ki: Mágneses tért d l df = dlx dl mpere tapasztalati törénye Két égtelen hosszú, egymással párhuzamos ezető között ébredő erőhatás, ha bennük és áram olyik: k l ahol k= 0-7 d F MF GK ME

8 F k l l d Mágneses tért mágneses terének hatása -re Mágneses indukció: Ha l iránya -el nem 90 -os szöget zár be, az erő csökken: F l sin Vs T, tesla m Mágneses luxus: Valamely elületen áthaladó összes indukcióonal száma. agyis F d, d 0 l z indukciót erőonalaial indukcióonalaial szemléltetjük: érintői irányát, sűrűségük nagyságát adják meg. Vs Wb, weber z indukcióonalak zárt görbék (nem erednek és nem égződnek). Zárt elület luxusa 0. MF GK ME

9 H 0 gerjesztési si tört rény Gerjesztés: s: a mágneses teret létrehozó áramok összege: tér egy pontjában a mágneses teret létrehozó gerjesztő hatás erősségét, az egységnyi hosszra jutó gerjesztést mágneses térerősségnek (gerjesztettségnek) neezzük: mágneses m térert rerősség és s a mágneses m indukció kapcsolata ákuumban: ahol Vs m m, Vs m a ákuum permeabilitása (Ha a mágnes nem ákuumban, hanem anyagban keletkezik, értéke µ r -szerese a ákuumban számítottnak, ahol µ r a relati permeabilitás.) Gerjesztési si tört rény: d H, dl n i i H dl n i i mágneses térerősség zárt görbére ett integrálja egyenlő a görbe által körülett áramok előjeles összegéel MF GK ME

10 Végtelen hosszú ezető mágneses tere gerjesztési törény égtelen hosszú egyenes ezetőre: H H Hdl dl H r, r agy, r Egyenes tekercs (szolenoid) mágneses m tere H l H Hdl N l N, N l MF GK ME

11 ndukció törény Elektromágneses indukció z indukció időbeli áltoz ltozása elektromos teret hoz létre. l. Nyugalmi indukció Ha egy nyugó ezetőhurok agy tekercs belsejében ben időben áltozik a mágneses tér,, akkor abban eszültség indukálódik. u i d dt negatí előjel: az indukált eszültség által létrehozott áram olyan irányú, hogy az indukált eszültséget létrehozó áltozást gátolja Lenz-törény N menetszámú tekercsben indukálódó eszültség: u i d N dt MF GK ME 008.

12 Elektromágneses indukció. Mozgási indukció Ha indukciójú mágneses térben egy l hosszúságú ezetékdarab sebességgel mozog, akkor abban eszültség indukálódik. z indukált eszültség egyenlő az időegység alatt metszett indukcióonalak számáal. d d d l dx d l dt d ui l dt MF GK ME 008.

13 Elektromágneses indukció 3. Önindukció Ha egy tekercs árama luxust gerjeszt és s ez az áram időben áltozik, akkor a luxus is áltozik. Ez a luxusáltoz ltozás s eszülts ltséget, un. önindukciós eszültséget hoz létre. l u L d N dt Ha a tekercs belsejében nincs erromágneses anyag, akkor a tekercsluxus (Ψ) arányos az árammal. N L így u L L di dt Vasmagos tekercs esetén a tekercs induktiitása nem állandó, így a tekercsluxus nem arányos az árammal. Ezért: u L d(li) dt MF GK ME

14 4. KölcsK lcsönös s indukció Elektromágneses indukció z N menetszámú. tekercs Φ luxust gerjeszt.. tekercset az. tekercs terébe helyeze azzal az. tekercs Φ luxusa kapcsolódik. Ha az. tekercs árama áltozik, az a. tekercsben eszülts ltséget indukál: u L N d N dt L d dt. tekercs gerjesztése esetén: d d u L N dt dt L L M hol M a kölcsönös indukció tényezője u u L L di M dt di M dt MF GK ME

15 Transzormátorok Déri Miksa, láthy Ottó,, Zipernoszky Károly K 885.: Első zárt asmagú transztormátor tor Erőmű kv transzormátor táezeték l R eszt. R 0-35 kv transzormátor területi elosztó ezeték 400/30 V transzormátor Fogyasztó transzormátorok eladata: kiseszültségű illamos energiát nagyeszültségűé, ill. nagyeszültségű illamos energiát kiseszültségűé alakítani. él: a illamos energia gazdaságos szállítása. Erőátiteli transzormátorok MF GK ME

16 Felépítés és s működésm u u i i d N dt N d( sin t) N dt cos t N cos t rimer tekercs Szekunder tekercs N N Z i i N N i N 4,44 i 4, 44N a transzormátor őegyenlete MF GK ME

17 Feszülts ltség- és áramáttételtel őluxus által a primer és a szekunder tekercsben indukált eszültség: i 4, 44N i 4, 44N N N a i i menetszám-áttétel a a a u i Z Z Z i i N N i a N N i i eszültségáttétel a i a i i áramáttétel impedancia -áttétel MF GK ME

18 Helyettesítő kapcsolás R X s X s R R i X 0 R,R m 0 X R X s,x s a primer és a szekunder tekercs ohmos ellenállása a primer és a szekunder oldali szórt reaktancia az átmágnesezés aseszteségét jelentő ellenálás a őluxus reaktanciája (mágnesező reaktancia) ' ' ' a Xs, R a R, a,, a ' X s helyettesítő kapcsolás ellenállásának szokásos arányai: R ' R ; X (...5) R ; s X 000 R ; 0 R 0000 R; szekunder oldali mennyiségek primer oldalra redukált értékei MF GK ME

19 Üresjárás R X s R Re s R i X 0 i 0 φ 0 0 +m -m ' ' 0 i s R i i s R 0 a őluxus által indukált eszültség 0 üresjárási (primer) áram φ 0 üresjárási ázisszög (cos φ 0 0,) i a őluxus által indukált eszültség 0 as MF GK ME

20 Terhelés R X s X s R R Re s s R i X 0 Z i R m 0 +m 0 -m ' i ' 0 0 i Nagyságát és ázisát a ogyasztók szabják meg, általában késik a szekunder eszültséghez képest ' s ' s R ' R i j X j X s s ' R R ' MF GK ME

21 Röidzárás R X s X s R R Re s z i z / z i s R n = n szekunder kapcsokat röidre zára a tekercsekben olyó áram meghaladná a néleges érték 0-5- szeresét. Ez az áram a transzormátort tönkreteheti, ezért a transzormátor szekunder kapcsait néleges eszültségen nem szabad röidre zárni. röidzárási mérés elégzéséhez akkora eszültséget kell a primer oldalra kapcsolni, ami a röidrezárt szekunder oldalon éppen n néleges áramot hoz létre. +m -m z n R Xs z Viszonylagos röidzárási eszültség, drop: 00% röidzárási eszültség rz tek. n MF GK ME 008.

22 Háromázisú transzormátorok torok illamos energia előállítása, elosztása és elhasználása túlnyomórészt háromázisú rendszeren történik ehhez háromázisú transzormátorokat használnak. R u rs S T R S T u rs primer oldalra szimmetrikus háromázisú eszültséget köte a szekunder oldalon is szimmetrikus háromázisú eszültség jelenik meg. Mágnesesen is összeüggő háromázisú transzormátor: tekercseket nem tartalmazó oszlopot egyetlen oszlopba onják össze. Ezen az oszlopon az eredő luxus minden időpontban 0, ezért ez az oszlop elhagyható. t) (t) (t) ( 3 0 MF GK ME 008.

23 Háromázisú transzormátorok torok kapcsolása sa gyakorlatban előorduló kapcsolások: sillag-csillag, csillag-zegzug, csillag-delta, delta-csillag sillagkapcsolás Jelzése: Y agy y, kiezetett csillagpont esetén n Y0 agy y0. csillagpontot általában csak a szekunder oldalon szokás s kiezetni, amikor a transzormátor tor négyezetn gyezetékes hálózatot h táplt plál. l. Delta-kapcsol kapcsolás Jelzése: D agy d. Zegzug kapcsolás zegzug kapcsolás s lényegl nyegében egy speciális csillagkapcsolás, s, amelyet szinte kizárólag a ogyasztói i hálózatot h táplt pláló transzormátorok torok szekunder oldalán n alkalmaznak. z alkalmazás s célja c az aszimmetrikus terhelés s hátrh trányos köetkezmk etkezményeinek terhelése. Yy6 Yz 0 5 Yd5 Dy 0 5 megelelő primer és szekunder eszültségek ektorai közötti áziseltérést jelenti az óraszám. Ez csak 30 ok egész számú többszöröse lehet. Ha a primer eszültség ektora órára mutat, a szekunder eszültség alamelyik egész órára og mutatni. MF GK ME

24 Különleges transzormátorok torok. Takarékkapcsol kkapcsolású transzormátor tor Egyetlen tekerccsel rendelkezik: két oldal elcserélhető, leelé is és elelé is lehet eszültséget transzormálni. - első teljesítmény, amire a tekercset méretezni kell: S b ( ) ( ) Néleges (átmenő) teljesítmény: S n Sb ( ) S a n S b S n a MF GK ME

25 Különleges transzormátorok torok. Feszülts ltségszabályozó transzormátor tor illamos elosztóhálózatok terhelésüggő eszültségingadozásának kiküszöbölésére szolgál. transzormátor primer agy szekunder tekercse megcsapolásokkal készül. különböző megcsapolásokkal különböző áttételek, így különböző eszültségek érhetők el. Speciális átkapcsolószerkezetboiztosítja a terhelés közbeni átkapcsolást. csillagponti szabályozó kapcsolási ázlata: MF GK ME

26 Különleges transzormátorok torok 3. MérőtranszormM transzormátoroktorok Feladat: nagy eszültségek és áramok átalakítása normál műszerek által mérhető értékűre (00-0 V; -5 ) a nagyeszültség elszigetelése a mérőműszerektől (életédelmi okokól) a) Feszülts ltségáltó nagy belső impedanciájú mérőműszert a szekunder tekercsre kötik: ' a eszültséghiba: h a (0,-3%) MF GK ME

27 Különleges transzormátorok torok b) Áramáltó h a a kis belső impedanciájú árammérőt a szekuder tekercsre kötik, így a transzormátror gyakorlatilag röidre an zára. szekunder áram csak a primer áramtól ügg, agyis a szekunder tekercs áramgenerátorként iselkedik. z áramáltó szekunder áramkörét tilos megszakítani, mert a teljes N gerjesztés a asat gerjeszti. aseszteség a luxus négyzetéel arányos, a keletkező eszteségi hő tönkreteheti az áramáltót. áramhiba: (0,-0%) MF GK ME