Из каких элементов состоит трансформатор: подробный обзор конструкции и принципа работы

Из каких основных частей состоит трансформатор. Как устроен магнитопровод трансформатора. Какие бывают типы обмоток трансформатора. Для чего нужен бак и система охлаждения трансформатора. Какие дополнительные элементы входят в конструкцию трансформатора.

Основные элементы конструкции трансформатора

Трансформатор состоит из следующих основных частей:

• Магнитопровод (сердечник)
• Обмотки
• Бак с системой охлаждения (для масляных трансформаторов)
• Вводы
• Дополнительное оборудование

Рассмотрим подробнее каждый из этих элементов.

Магнитопровод трансформатора: виды и особенности конструкции

Магнитопровод (сердечник) является основным элементом трансформатора, обеспечивающим передачу магнитного потока между обмотками. Он состоит из следующих частей:

• Стержни — вертикальные части, на которые надеваются обмотки
• Ярма — горизонтальные части, соединяющие стержни

По конструкции магнитопроводы делятся на:

1. Стержневые — стержни и ярма расположены в одной плоскости
2. Броневые — часть обмотки охватывается магнитопроводом
3. Тороидальные — замкнутые кольцевые

Сердечники изготавливаются из электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм. Для уменьшения потерь на вихревые токи применяется шихтованная конструкция из изолированных друг от друга пластин.

Обмотки трансформатора: типы и особенности намотки

Обмотки трансформатора служат для создания магнитного поля и преобразования напряжения. Различают следующие основные типы обмоток:

• Цилиндрические — в виде цилиндров, надетых на стержень
• Дисковые — в виде плоских катушек
• Винтовые — с витками, расположенными по винтовой линии
• Непрерывные — без разрывов между катушками

По расположению обмотки делятся на концентрические (вложенные одна в другую) и чередующиеся. Обычно ближе к стержню располагается обмотка низшего напряжения.

Бак и система охлаждения трансформатора

Бак трансформатора выполняет следующие функции:

• Защита активной части от внешних воздействий
• Размещение трансформаторного масла
• Отвод тепла от обмоток и магнитопровода

Для улучшения охлаждения применяются следующие конструкции баков:

1. Гладкие — для небольших трансформаторов
2. Ребристые — с вертикальными ребрами на стенках
3. Радиаторные — с отдельными радиаторами
4. Трубчатые — с вваренными трубками

В трансформаторах большой мощности используются принудительные системы охлаждения с циркуляцией масла через радиаторы.

Вводы и изоляторы трансформатора

Вводы служат для присоединения обмоток трансформатора к внешним цепям. Они состоят из токоведущего стержня и изолятора. По типу изоляции различают:

• Масло-барьерные — с бумажно-масляной изоляцией
• Твердые — с фарфоровой, полимерной изоляцией
• Элегазовые — заполненные элегазом

Вводы устанавливаются на крышке бака или боковых стенках. Для трансформаторов большой мощности применяются герметичные вводы конденсаторного типа.

Дополнительное оборудование трансформатора

К вспомогательному оборудованию трансформатора относятся:

• Расширитель — для компенсации температурных изменений объема масла
• Воздухоосушитель — для защиты масла от увлажнения
• Газовое реле — для защиты от внутренних повреждений
• Термометр — для контроля температуры масла
• Манометр — для контроля давления
• Переключатель ответвлений — для регулирования напряжения

Это оборудование обеспечивает безопасную и надежную работу трансформатора в различных режимах.

Принцип работы трансформатора

Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. При подаче переменного напряжения на первичную обмотку возникает переменный магнитный поток в сердечнике. Этот поток индуцирует ЭДС во вторичной обмотке.

Величина ЭДС зависит от числа витков обмотки. Изменяя соотношение витков, можно повышать или понижать напряжение. Коэффициент трансформации определяется отношением числа витков обмоток:

k = w1 / w2 = U1 / U2

где w1, w2 — число витков первичной и вторичной обмоток
U1, U2 — напряжения на обмотках

Таким образом, трансформатор позволяет преобразовывать напряжение и передавать электроэнергию с минимальными потерями.

Классификация трансформаторов

Трансформаторы классифицируются по следующим основным признакам:

1. По назначению:
   • Силовые — для передачи и распределения электроэнергии
   • Специальные — сварочные, печные, измерительные и др.
2. По числу фаз:
   • Однофазные
   • Трехфазные
3. По способу охлаждения:
   • Сухие
   • Масляные
4. По числу обмоток:
   • Двухобмоточные
   • Трехобмоточные
   • Многообмоточные
5. По мощности:
   • Малой мощности — до 100 кВА
   • Средней мощности — 100-1000 кВА
   • Большой мощности — свыше 1000 кВА

Выбор типа трансформатора зависит от конкретных условий применения и технических требований.

Особенности эксплуатации силовых трансформаторов

При эксплуатации силовых трансформаторов необходимо учитывать следующие факторы:

• Контроль нагрузки и температуры — не допускать перегрузок и перегрева
• Контроль уровня и качества масла — своевременно доливать и очищать
• Проверка изоляции — измерять сопротивление изоляции обмоток
• Контроль состояния контактов — не допускать перегрева контактных соединений
• Проверка защитных устройств — тестировать работу газовой и релейной защиты
• Контроль вибрации и шума — своевременно выявлять дефекты

Регулярное техническое обслуживание и диагностика позволяют обеспечить надежную и длительную работу трансформаторов.

Заключение

Трансформатор является сложным электротехническим устройством, состоящим из множества взаимосвязанных элементов. Понимание конструкции и принципа действия трансформатора позволяет правильно выбирать, эксплуатировать и обслуживать это оборудование. Современные технологии позволяют создавать высокоэффективные и надежные трансформаторы для различных областей применения.

Основные части трансформатора | О трансформаторах | Архивы

Страница 2 из 5

 

Трансформатор состоит из сердечника, обмоток, бака с маслом (если трансформатор масляный), на котором размещены проходные изоляторы (вводы) и расширитель.

Рис. 2. Стержневые трансформаторы: а — однофазный, б — трехфазный
1 — стержень, 2 — ярмо, 3 — обмотка низшего напряжения, 4 — обмотка

высшего напряжения
А. Сердечник трансформатора. В сердечнике трансформатора принято выделять следующие части: стержни, на которых расположены катушки обмотки, и ярма, соединяющие стержни в общую магнитную цепь. Сердечники бывают двух типов: стержневые и броневые. Тип сердечника часто дает название и трансформатору.

В стержневом сердечнике стержни и ярма соединены последовательно. В однофазном трансформаторе (рис. 2, а) каждая из обмоток. располагается на двух стержнях, а в трехфазном (рис. 2, б) на одном стержне.

В броневом трансформаторе (рис. 3) магнитная цепь имеет две параллельные ветви и значительная часть поверхности обмотки охватывается сердечником. Магнитный поток в ярме вдвое меньше, чем в стержне, поэтому их можно выполнять вдвое меньшего сечения, как показано на рис. 3,а. В трехфазном броневом трансформаторе (рис. 3, б) для уменьшения магнитного потока в ярмах, общих для двух фаз, обе катушки среднего стержня включаются таким образом, чтобы направление магнитной оси этих катушек было противоположно направлению магнитных осей катушек крайних стержней.

Рис. 3. Броневые трансформаторы: а — однофазный, б — трехфазный
1 — стержень, 2 — ярмо, 3 — обмотка низшего напряжения, 4 — обмотка высшего напряжения

Рис. 4. Трансформатор с разветвленной магнитной цепью: а — однофазный, б — трехфазный
В отечественной промышленности броневые сердечники применяются только в трансформаторах малой мощности или в специальных трансформаторах. В современных трансформаторах большой мощности и высокого напряжения для перевозки в собранном виде по железным дорогам необходимо уменьшение высоты трансформатора, которое достигается применением сердечника с разветвленной магнитной цепью (рис. 4).

Рис. 6. Укладка полос шихтованного сердечника из холоднокатаной стали

Рис. 5. Укладка полос шихтованного сердечника трехфазного трансформатора: а — нечетный слой, б — четный слой

Сердечник трансформатора промышленной частоты собирается из полос электротехнической стали толщиной 0,5 или 0,35 мм. Применяется горячекатаная сталь марок Э41, Э42, Э43 и холоднокатаная сталь марок Э310, Э320, Э330. Для уменьшения потерь от вихревых токов отдельные полосы изолируются друг, от друга пленкой лака.

Рис. 1. Двухрамный сердечник
По способу соединения стержня с ярмом различают сердечники стыковые и шихтованные. В стыковых сердечниках стержни и ярма собираются отдельно и после укладки катушек объединяются в один сердечник. В шихтованных сердечниках стержни и ярма собираются впереплет (рис. 5). Затем полосы верхнего ярма вынимаются и после установки катушек снова укладываются на место. Стыковые сердечники получаются очень простыми в сборке и ремонте, однако в местах стыка возникают значительные потери от вихревых токов вследствие взаимного перекрытия полос стержней и ярем. Во избежание этого в стыках помещают тонкие изоляционные прокладки, которые, однако, уменьшают магнитную проводимость сердечника, но не устраняют полностью возможность замыкания полос между собой. Поэтому в настоящее время стыковые конструкции не применяются.
В стыках шихтованных сердечников также имеются дополнительные зазоры и потери от вихревых токов, однако значительно меньше, чем в стыковых сердечниках.
В холоднокатаной стали магнитные свойства значительно лучше вдоль проката, чем поперек, поэтому при повороте линий магнитного потока целесообразен скошенный стык между стержнем и ярмом (рис. 6).
Сердечники мощных однофазных трансформаторов выполняют двухрамными (рис. 7), Для улучшения охлаждения в таких сердечниках между его частями оставляется канал для циркуляции охлаждающего масла, значительно увеличивающий поверхность охлаждения. Ширина канала 12—20 мм обеспечивается изоляционными прокладками.

Рис. 8. Сечение стержня: а — трансформатора малой мощности, б — трансформатора большой мощности
Поперечные сечения стержней стержневых трансформаторов выполняются ступенчатыми (рис. 8). При увеличении количества ступеней улучшается использование площади внутри катушки для распределения магнитного потока, но усложняется изготовление
стержня. Ступени состоят из пакетов, собранных из полос одинаковой ширины. При больших диаметрах стержня между пакетами оставляют каналы для улучшения охлаждения.

Рис. 9. Сечение ярма: а — квадратное, б — ступенчатое
При масляном охлаждении ширина канала 5—6 мм и при воздушном охлаждении до 20 мм.
Броневые трансформаторы имеют прямоугольное сечение стержня с отношением  сторон 1 : 2 или 1 : 3, большая сторона прямоугольнику — в направлении сборки сердечника.
Сечение ярма обычно прямоугольное (рис. 9, а) или с небольшим количеством ступеней (рис. 9, б), причем каждый пакет и канал стержня сочетаются с пакетом и каналом ярма. Для увеличения магнитной проводимости сердечника и уменьшения потерь в стали обычно сечение ярма превышает на 10—15% сечение стержня.
Прессовка пакетов стержней в трансформаторах малой и средней мощности осуществляется при помощи деревянных планок, забиваемых между стержнем и изоляционным цилиндром, на котором намотана катушка обмотки (рис. 10, а). В трансформаторах большой мощности (более 1000 кВА на стержень) пакеты стержня стягиваются одним или двумя рядами стальных шпилек, изолированных относительно стержня трубками и шайбами из слоистого пластика — гетинакса или текстолита (рис. 10, б). Стяжка ярем осуществляется деревянными или стальными балками.
В трансформаторах малой мощности промышленной частоты применяется горячекатаная сталь тех же марок, что и в крупных трансформаторах. При увеличении частоты необходимо уменьшать толщину листа стали до 0,2—0,1 мм и при частоте порядка 1000 Гц оправдано применение прессованных сердечников из ферритов.
Для уменьшения количества стыков сердечник собирается из пластин, имеющих форму буквы Ш и полосок (рис. 11, а) или же из пластин с одним разрезом (рис. 11, б). Поперечное сечение сердечника имеет форму квадрата или прямоугольника.

Рис. 10. Прессовка сердечника: а — деревянными планками; б — стальными шпильками
1 — изоляционный цилиндр, 2 — деревянная планка, 3 — деревянный стержень, 4 — стальная шпилька, 5 — изоляционная трубка

В последнее время для однофазных трансформаторов мощностью до 500 кВ* а и для трансформаторов малой мощности применяют сердечники 7, намотанные из. стальной ленты (рис. 12).

Рис. 12. Трансформатор с намотанным сердечником

Б. Обмотки трансформаторов. По взаимному расположению обмоток высшего и низшего напряжения и способу их размещения на стержнях различают обмотки концентрические и чередующиеся.

Рис. 11. Лист сердечника трансформатора малой мощности: а — из двух частей, б — с одним разрезом
Концентрические обмотки имеют форму цилиндров различных диаметров (рис. 2), ближе к стержню обычно располагается обмотка низшего напряжения и снаружи обмотка высшего напряжения. Такое расположение обмоток облегчает выполнение изоляции,
Концентрические обмотки получили наибольшее распространение во всех стержневых трансформаторах и броневых трансформаторах малой мощности. Их разновидностью являются двойные концентрические обмотки, когда обмотка высшего напряжения располагается между двумя слоями обмотки низшего напряжения. Такие обмотки имеют меньший поток рассеяния, но изоляция их значительно сложнее.

Рис. 13. Цилиндрическая двухслойная обмотка
В чередующихся обмотках катушки обмоток высшего и низшего напряжения выполняются в виде дисков, размещенных группами на стержнях (рис. 3, а). Эти обмотки обычно имеют меньший поток рассеяния и в них при большом токе легко могут быть образованы симметричные параллельные цепи. Однако изоляция этих обмоток сложнее из-за большого количества промежутков между катушками высшего и низшего напряжения. Чередующиеся обмотки применяются главным образом в броневых трансформаторах.

Рис. 14. цилиндрическая многослойная обмотка

Наименьшая часть обмотки, полностью схватывающая стержень, называется витком. Каждый  виток состоит из одного или нескольких расположенных рядом параллельных проводников. Последовательно соединенные витки объединяются в один конструктивный элемент и образуют катушку. Витки в катушке располагаются в один или несколько слоев. Обмотка состоит из одной или нескольких катушек, соединенных последовательно и параллельно.
Обмотки масляных трансформаторов выполняются из проводов марок ПЭЛБО, ПБ и ПББО. В сухих трансформаторах с теплостойкой изоляцией применяется провод марки ПСД. Винтовые обмотки представляют собой витки, расположенные по винтовой линии вокруг кругового цилиндра по всей длине катушки. Если витки прилегают вплотную друг к другу, то такие обмотки часто называют цилиндрическими. Однослойные и двухслойные катушки наматываются из
проводников прямоугольного сечения и используются для обмоток низшего напряжения до 6 кВ. При больших сечениях провода катушки изготовляются из нескольких параллельных проводников, которые располагаются в одном слое, для того чтобы они находились в одинаковых условиях по отношению к потоку рассеяния. Для улучшения охлаждения один слой катушки отделяется от другого каналом 1 шириной 5—8 мм (рис. 13).

Рис. 15. Цилиндрическая винтовая обмотка

Рис. 16. Схема перекладки проводников обмотки
Многослойные катушки выполняются обычно из проводников круглого сечения и используются для обмоток высшего напряжения до 35 кВ. Между слоями прокладывается изоляция из кабельной бумаги. При большом количестве слоев обмотка выполняется из двух катушек с каналом между ними (рис. 14). Описанные обмотки отличаются простотой устройства и изготовления, но имеют малую механическую прочность.
Винтовые обмотки с промежутками между витками наматываются из нескольких проводников прямоугольного сечения. Проводники обычно располагаются в радиальном направлении катушки, но при большом количестве проводников могут располагаться рядом по оси катушек или образовывать несколько ходов винтовой линии. Во всех случаях между витками остаются каналы 1 для охлаждения (рис. 15).
Для равномерного распределения тока между параллельными проводниками в винтовых обмотках требуется перекладка проводников, при этом желательно, чтобы каждый проводник поочередно занимал все положения по радиусу катушки. Так как для перекладки проводников требуется дополнительное место по высоте катушки, то обычно ограничиваются только частичной перекладкой (рис. 16), при которой отдельные проводники занимают лишь некоторые из возможных положений по радиусу катушки. Винтовые обмотки используются в качестве обмоток низшего напряжения ~ трансформаторов средней и большой мощности, они обладают достаточной механической прочностью, так как имеют значительные радиальные размеры.
Спиральные обмотки состоят из нескольких десятков катушек, расположенных по высоте стержня. Катушки наматываются непрерывным проводником, витки в катушках располагаются по спирали. Между катушками имеются каналы для их охлаждения (рис. 17). Если для изготовления катушек используются параллельные проводники, то при намотке катушек производится перекладка проводников подобно описанной для винтовых обмоток. Спиральная обмотка обладает большой механической прочностью и надежностью, поэтому несмотря на сложность изготовления она широко применяется как обмотка высшего и низшего напряжения в трансформаторах большой мощности.

Рис. 17. Спиральная непрерывная обмотка
Катушки чередующихся обмоток из прямоугольного провода наматываются в виде двух расположенных рядом спиралей (как пара катушек спиральной обмотки). В обмотке высшего напряжения катушки соединяются последовательно, в обмотке низшего напряжения они образуют ряд параллельных цепей.
В трансформаторах небольшой мощности дисковые катушки выполняются из круглого провода, как в многовитковой обмотке.
Важным элементом конструкции обмотки является ее изоляция. При небольших мощностях и низких напряжениях катушки цилиндрических обмоток надеваются непосредственно на стержень сердечника. Деревянные клинья и планки, сжимающие стержень, одновременно выполняют роль изоляции обмотки от стержня. При значительных напряжениях и больших мощностях трансформатора обмотка отделяется от стержня одним или двумя изоляционными цилиндрами (рис. 18).

Рис. 18. Обмотки трехфазного трансформатора
В. Бак трансформатора. Конструктивное оформление трансформатора зависит в значительной степени от способа его охлаждения. По этому признаку трансформаторы делятся на следующие группы: а) сухие с естественным охлаждением или с искусственным воздушным охлаждением; б) масляные с естественным охлаждением; в) масляные с искусственным воздушным охлаждением масляного бака; г) масляные с искусственной циркуляцией масла и охлаждением его в особых охладителях с естественным или искусственным воздушным или водяным охлаждением.
В сухих трансформаторах с естественным охлаждением теплоотдача от трансформатора происходит непосредственно окружающему трансформатор воздуху. Так как коэффициент теплоотдачи в воздух невелик, то сухие трансформаторы с естественным охлаждением обычно выполняются лишь в единицах малой мощности для напряжений, не превышающих 6—10 кВ.
Основное значение имеют в настоящее время масляные трансформаторы, в которых стержень с обмотками помещается в бак с маслом. Циркуляция масла внутри бака обеспечивает передачу тепловой энергии потерь от обмоток и стержня к стенкам бака.
Чтобы нагревающееся масло могло свободно расширяться, в трансформаторах мощностью до 75 кВА и напряжением до 6,3 кВ его не доливают до крышки бака. При нагревании вытесняемый из бака воздух выходит через специальную пробку, которая одновременно служит для заливки масла в трансформатор.

Трансформаторы большой мощности снабжаются так называемыми расширителями. Они выполняются чаще всего в форме цилиндра из листовой стали, устанавливаемого на крышке трансформатора (рис. 19).
Обычно объем расширителя составляет 10% от объема масла в баке.
При наинизшей температуре (трансформатор выключен, холодное время года) масло находится в расширителе на нижней отметке; при нагревании масло вытесняется в расширитель, и уровень его повышается.
При последующем охлаждении уровень опять понижается и т. д. Этот процесс часто называют «дыханием» трансформатора.

Недостатком трансформаторного масла является его горючесть (температура вспышки около 160° С) и возможность образования взрывчатых смесей из паров масла и воздуха. В общественных и производственных зданиях необходимо устанавливать пожаро- и взрывозащищенные трансформаторы. Такие трансформаторы заполняются негорючей жидкостью — соволом или совтолом.
Баки в небольших трансформаторах выполняются гладкими; в трансформаторах средней мощности для увеличения охлаждающей поверхности применяются трубчатые баки, состоящие из труб, диаметром около 55 мм, вваренных в стенку бака и расположенных в один или несколько рядов (рис. 19). Широко распространенные ранее баки из волнистой стали в настоящее время не выполняются, так как по сравнению с трубчатыми они механически менее прочны и теплоотдача их хуже.
Для большего увеличения охлаждающей поверхности в трансформаторах значительной мощности применяются баки радиаторного типа с естественным охлаждением или с искусственным воздушным охлаждением с помощью вентиляторов 1 мощностью 150—200 вт (рис. 20).

Рис. 19. Трансформатор с трубчатым баком
1 — обмотка высшего напряжения, 2 — обмотка низшего напряжения, 3 — переключатель регулируемых отводов обмотки высшего напряжения, 4 — балка, прессующая ярмо, 5 — сердечник, в — отводы обмотки высшего напряжения, 7 — отводы обмотки низшего напряжения, 8 — патрубок для присоединения вакуумного насоса, 9 — кольцо для подъема выемной части, 10 — кран для заливки масла, 11 — ввод обмотки высшего напряжения, 12 — ввод обмотки низшего напряжения; 13 — привод переключателя, 14 — выхлопная труба, 15 — расширитель, 16 — газовое реле, 17 — трубчатый бак, 18 — кран для спуска масла, 19 — ролик, 20 — вертикальная стяжная шпилька, 21 — упорный угольник на дне бака
Последние выполняются на самые большие мощности. Но если место для установки трансформатора ограничено, применяют принудительную циркуляцию масла. Сущность этого способа охлаждения состоит в том, что масло при помощи насоса заставляют циркулировать через воздушный или водяной охладитель. В этих
условиях теплоотдача происходит очень интенсивно, и трансформатор может быть выполнен компактным. К недостаткам такого рода охлаждения следует отнести наличие дополнительного насосного агрегата охладительной системы и значительный расход воды на охлаждение (около 1,5 л/мин на 1 кета потерь при разности температур выходящей и входящей воды около 10° С).

Рис. 20. Двойной трубчатый радиатор с искусственной вентиляцией
Весьма большое значение в оборудовании трансформатора имеют выводные изоляторы, служащие для вывода концов обмоток из бака. Они устанавливаются обычно на верхней крышке бака трансформатора (рис. 19) и выполняются чаще всего из фарфора.

• Назад
• Вперед

классификация и особенности эксплуатации агрегата

Как только речь заходит о преобразователях энергии в магистрали, то во многих умах возникает ассоциация и обязательно вспоминается трансформатор силовой. Данный агрегат считается незаменимым элементом энергосистемы, так как трансформатор силовой считается специальным устройством, внутри которого происходит преобразование переменного напряжения или тока и формируется поток импульсов, которые последовательно и бесперебойно передаются конечным потребителям. Иными словами, благодаря трансформатору выполняется безопасное питание электрического оборудования, а также осуществляется освещение жилых и промышленных объектов. Обязательно сухие силовые трансформаторы устанавливаются на крупных объектах, поддерживают функционирование энергосистемы крупных компаний, достойно справляясь с поставленной задачей.

Чтобы агрегат нормально работал, разработчиками продуманы важные технические составляющие силового трансформатора. Во-первых, к ним относят силовые вводы, так как трансформатор работает в системе, подключается к подстанциям. Во-вторых, охладители, а они могут формировать систему принудительного или естественного процесса снижения потенциала. В-третьих, обязательно используются регулировочные устройства, отвечающие за уровень рабочего напряжения. Последний конструктивный элемент – навесное оборудование.

Изучая характеристики силовых трансформаторов, понимаем, что все возможная нагрузка поступает в агрегат из специальных устройств – силовых вводов. У каждого типа трансформаторов продуманы свои элементы, располагаться они могут то ли снаружи, например, у масляных приборов, то ли внутри, приобретая потенциал клеммных колодок, конечно же, если речь идет о сухих трансформаторах. При этом изоляционном материалом служит фарфор, масло, полимер, специальная промасленная бумага.

Из-за того, что через трансформатор проходит большое количество электроэнергии, внутренняя двухконтурная масляная система требует контроля и постоянного охлаждения. Поэтому завод-производитель силовых трансформаторов может использовать различные охлаждающие устройства. Обычно к ним относят специальные радиаторы. Элемент силового оборудования состоит из металлических пластин. Их конфигурация может быть любой. И обязательно для их изготовления выбирается материал, характеризующийся теплопроводностью.

Второе устройство для охлаждения – гофрированный бак. Его считают универсальным технических элементов для маломощных трансформаторов. Обычно бак состоит из радиатора и емкости для масла. Используемая гофра выводит тепло на поверхность.

Еще один вариант охлаждения – вентиляция. Этот вариант считается принудительным и используется для агрегатов с большей мощностью. Равнозначной по эффективности считается масляно-водяная система охлаждения. Она относится к комбинированным методам поддержания бесперебойной работы трансформаторов, обладает высокой эффективностью.

В статье обозначим еще один вариант – циркуляционные насосы, которые призваны регулировать перемещение горячего масла в нижний специальный контур, а на смену циркулировать в системе холодную жидкость.

Когда планируются заводские испытания силового трансформатора или же выполняется длительная работа агрегата, обязательно рекомендуют снимать показатели с навесных датчиков силового трансформатора. А что обычно относят к дополнительному оборудованию?

• Индикатор температуры. Они выполняют замеры и указывают температуру масла, потому что в показателях определяются самые горячие точки внутренней жидкости агрегата. Работают индикаторы при помощи термопар.
• Индикатор уровня масла. Он выглядит как прибор с циферблатом и указательной стрелкой или же как специальная трубка, которая по инструкции заполняется маслом и соединятся емкостью.
• Газовое реле. Если мощность силового трансформатора будет нестабильной, то сработает реле, выполняющее защитную функцию. Начинает оно реагировать, если нарушается система охлаждения агрегата или повреждаются элементы его внутренней системы. Из-за нестабильности работы масло начинает распадаться на химические составляющие, в том числе и газы. С их появлением реле подает предупреждающий сигнал. И если процент концентрации газа повышается, то срабатывает отключение трансформатора.
• Специальные поглотители влаги. Данное дополнительное навесное оборудование необходимо для случаев, когда появляется внутри водяной конденсат. Он опасен, поэтому данные поглотители специально препятствуют попаданию влаги в масло.

Таким образом, по технологии продумано большое количество дополнительных датчиков, к ним также относят систему постоянной регенерации масла, а также систему защиты от повышения давления внутри емкости.

Кажется, что выполняется повсеместное внедрение силовых трансформаторов во все энергосистемы городов и промышленных центров, когда необходимо передавать импульс на большие расстояния или объединять в сеть большое количество пользователей, которым нежелательно переживать скачки в сети. Ведь расчет силового трансформатора должен быть таковым, чтобы энергию той или иной электрической станции преобразовывать и передавать на объекты потребления. Известно, что станциям свойственно напряжение от одиннадцати до тридцати пять киловольт.

А как проходит режим взаимодействия в создаваемой системе? Во-первых, применяются обязательно генератора. Их первостепенная задача – генерировать, то есть вырабатывать электроэнергию. И все создаваемые импульсы потом по специальных энергокабелям подаются на подстанции, где начинается уже другой процесс, приводимый к повышению напряжения в сети. То есть выполняется разительный скачок, и он следует в новый пункт назначения, от которого уже выполняется распространение энергии к потребителям. Но пока в сети нет идеальной выдачи импульса! Он намного больше, чем требует бытовая сеть! И это значит, что в последней подстанции предварительно выполняется понижение амплитуды энергии до ее первичного значения, соответствующего потребностям пользователей. Все происходит благодаря специальным электротехническим устройствам. Именно так называются по ГОСТу трансформаторы силовые. Через них и передается токопоток.

Таким образом, становится понятно, что основное предназначение силовых трансформаторов – преобразовывать продуцируемую генераторами электроэнергию и не допускать нежелательные ее потери при транспортировке от первичного источника к заданному потребителю.

Первая отличительная черта трансформаторов – мощность. От этой позиции идет формирование классификации и определение типов силовых трансформаторов. Минимальное значение мощность силового агрегата – от 4 до 100 кВА, причем напряжение сохраняется в позиции не более 35 кВ.

Максимальное значение трансформаторов по мощности составляет 200000 кВА, а напряжение от 35 до 330 кВ. Всего выделяют девять групп трансформаторов по мощности, и для их идентификации применяют специальные формулы, проводят расчеты.

Вторая отличительная особенность трансформаторов – количество и исполнение обмоток. Данные показатели всегда учитываются, когда планируется монтаж силовых трансформаторов, обладающих разными значениями напряжения высоко- или низковольтных обмоток. Типичный образец агрегата — изделие с двумя трехфазными обмотками.

В технической литературе обычно определяют два класса трансформаторов – сухие и масляные. В основу данной классификации вложен основной принцип различия – способ охлаждения. А он может проходить естественно или же принудительно. Все зависит от степени нагрузки на трансформатор и сферу его применения.

От наличия фаз различают одно- или трехфазные агрегаты. По количеству обмоток – двух-, трехобмоточные. А по месту монтажа различают наружные и внутренние агрегаты.

Таким образом, сфера применения силовых трансформаторов обширна, их потенциал достойно оценен специалистами.

Трансформатор: что это такое, части, применение

1. Ферровиал
2. СТЕРЖЕНЬ

Трансформаторы — это электрические элементы , которые имеют решающее значение для распределения и бытового использования электроэнергии. Трансформаторы повышают или понижают напряжение переменного тока, но теоретически не изменяет их мощность .

Из каких частей состоит трансформатор?

1. Сердечник: центр трансформатора. В нем циркулирует электромагнитное поле ; это поле создается обмотками. Его функция состоит в том, чтобы удерживать этот магнитный поток, содержащийся в , предотвращая любые потери , вызванные вихревыми токами .
   Обычно изготавливается из металлических листов, сложенных друг в друга , но в зависимости от типа трансформатора может быть изготовлен из разных материалов и иметь различную форму, например, оболочковые, тороидальные и др. Некоторые специальные трансформаторы могут не иметь сердечника; они известны как трансформаторы без сердечника или трансформаторы с воздушным сердечником.
2. Катушки: обычно состоят из медных проводов , намотанных на сердечник. Именно они производят колебаний напряжения . Количество витков ( спиралей ) каждой катушки имеет прямое отношение к напряжению; чем больше витков, тем больше напряжение .
   Трансформатор имеет не менее две катушки : первичная, через которую поступает ток, известная как первичная катушка , и вторичная, через которую выходит ток, называемая вторичной катушкой . Количество витков в первичной обмотке соответствует входному напряжению, а количество витков во вторичной обмотке соответствует выходному напряжению трансформатора.
   Обычно обмотки наматываются одна поверх другой – обмотка с наибольшим напряжением поверх обмотки с наименьшим напряжением – для лучшего использования магнитного поля и предотвращения потерь.
   Трехфазные трансформаторы имеют три катушки для первичной обмотки и три катушки для вторичной обмотки. Трехфазный трансформатор состоит из трех однофазных трансформаторов , по одному на каждую фазу; их электромагнитные поля не мешают друг другу.
3. Изоляция: элементы трансформатора (сердечник, первичная обмотка, вторичная обмотка и каждый виток) отделены друг от друга изоляцией потому что каждый из них имеет различных натяжений .
   Высоковольтные трансформаторы обычно используют бумажный слой , пропитанный минеральным маслом , для изоляции сердечника от обмоток и обмоток друг от друга. Последовательные витки обычно изолируются тонким слоем медного лака . Непоследовательные витки при необходимости можно изолировать друг от друга лаком или бумагой.

В зависимости от конкретных характеристик и функций трансформаторов они могут иметь больше компонентов, например:

• Плата управления .
• Различные типы реле , механические или электронные защитные элементы трансформаторов для различных видов дисбаланса.
• Расширительный бак для увеличения объема жидких элементов в масляных трансформаторах.

Что такое идеальный трансформатор и почему его не существует?

Ан идеальный трансформатор всегда является теоретическим трансформатором . При конструировании трансформатора отсутствуют потери любого рода; однако на практике из невозможно построить такой трансформатор — реальные трансформаторы всегда имеют потери.

Одним из явлений, связанных с потерями энергии в трансформаторах, являются вихревые токи : вихревые токи, возникающие в переменных электромагнитных полях и создающие электромагниты, препятствующие действию магнитного поля.

Несмотря на то, что построить его невозможно, идеальный трансформатор полезен для понимания работы реальных трансформаторов.

Для чего используется трансформатор?

На макроуровне трансформатор позволяет транспортировать электроэнергию с минимальными потерями. При использовании высоковольтных кабелей на большие расстояния потери энергии минимальны. Благодаря трансформаторам электрический ток меняет свое напряжение вблизи точки прихода и потребления , а не в момент создания или хранения.

На внутренних уровнях очень присутствует трансформатор. Большинство приборов, которые используются в быту, работают с напряжением ниже, чем получаемое из розетки. Почти все устройства имеют трансформаторы тока в кабелях или внутри, что позволяет им функционировать, хотя ток источника питания может быть выше, чем их требования .

Гугл игры Магазин приложений

• Ресурсы
• Связаться с нами
• СТЕРЖЕНЬ

• Доступность
• Официальное уведомление
• Политика конфиденциальности
• Политика в отношении файлов cookie

• Твиттер
• Линкедин
• Фейсбук
• Инстаграм
• ТИК Так
• Пинтерест
• YouTube

Детали трансформатора — Miracle Electronic Devices Pvt.

ООО

Трансформаторы используются для передачи электрической энергии от одной цепи к другой посредством электромагнитной индукции. Они используются для повышения или понижения уровня напряжения. Трансформатор состоит из нескольких разных частей, которые функционируют по-своему, чтобы улучшить общее функционирование трансформатора. К ним относятся сердечник, обмотки, изоляционные материалы, трансформаторное масло, устройство РПН, расширитель, сапун, охлаждающие трубки, реле Бухгольца и взрывоотвод. Сердечник, обмотки, изоляционные материалы и трансформаторное масло используются почти в каждом трансформаторе, в то время как другие компоненты используются в трансформаторах мощностью более 50 кВА.

Сердечник

Сердечник трансформатора используется для поддержки обмоток. Он изготовлен из мягкого железа, чтобы уменьшить потери на вихревые токи и потери на гистерезис, а также обеспечивает низкое сопротивление пути к потоку магнитного потока. Диаметр сердечника трансформатора прямо пропорционален потерям в меди и обратно пропорционален потерям в железе.

Обмотки

Обмотки состоят из нескольких витков медных катушек, соединенных вместе, каждый пучок соединен в единую обмотку. Обмотки могут быть основаны либо на входе-выходе питания, либо на диапазоне напряжения. Обмотки, основанные на питании, подразделяются на первичные и вторичные обмотки, что означает обмотки, к которым приложено входное и выходное напряжение соответственно. С другой стороны, обмотки в зависимости от диапазона напряжения можно разделить на обмотки высокого и низкого напряжения.

Изоляционные материалы

Изоляционные материалы, такие как бумага и картон, используются для изоляции первичной и вторичной обмоток друг от друга, а также от сердечника трансформатора. Эти обмотки изготовлены из меди из-за высокой проводимости и пластичности. Высокая проводимость минимизирует количество необходимой меди и минимизирует потери. Кроме того, высокая пластичность приводит к легкому изгибу проводников в плотную обмотку вокруг сердечника, что также сводит к минимуму количество меди и объем обмотки.

Трансформаторное масло

Трансформаторное масло изолирует, а также охлаждает сердечник и обмотку. Сердечник и обмотки трансформатора должны быть полностью погружены в масло, обычно содержащее углеводородные минеральные масла.

Расширитель

Расширитель представляет собой герметичный металлический цилиндрический барабан, устанавливаемый над трансформатором и предназначенный для хранения трансформаторного масла. Он вентилируется сверху и заполнен маслом только наполовину, что позволяет расширять и сжимать его при колебаниях температуры. Однако главный бак трансформатора, с которым соединен расширитель, полностью заполнен маслом по трубопроводу.

Сапун

Сапун представляет собой цилиндрический контейнер, наполненный силикагелем, который используется для обезвоживания воздуха, поступающего в резервуар. Это связано с тем, что изоляционное масло при реакции с влагой может повредить изоляцию и вызвать внутренние неисправности, поэтому необходимо не допускать попадания влаги в воздух. В бризере, когда воздух проходит через силикагель, влага поглощается кристаллами кремнезема.

Устройство РПН

Для балансировки колебаний напряжения внутри трансформатора используются переключатели ответвлений. Существует два типа переключателей ответвлений – под нагрузкой и без нагрузки. В переключателях ответвлений под нагрузкой отвод может быть изменен без отключения трансформатора от источника питания, а в режиме без нагрузки трансформатор необходимо отключить от источника питания.

Охлаждающие трубки

Как следует из названия, охлаждающие трубки используются для охлаждения трансформаторного масла. Циркуляция масла внутри трансформатора может быть естественной или принудительной. В случае естественной циркуляции, когда температура масла повышается, горячее масло естественным образом движется вверх, а холодное – вниз, а в случае принудительной циркуляции используется вечный насос.

Реле Бухгольца

Реле Бухгольца, расположенное над соединительной трубой, идущей от основного бака к расширительному баку, определяет неисправности, возникающие внутри трансформатора.