Назначение трансформатора. Трансформаторы: назначение, виды и принцип работы — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое трансформатор и для чего он нужен. Какие бывают виды трансформаторов. Как устроен и работает трансформатор. Где применяются трансформаторы в энергетике и промышленности.

Содержание

Что такое трансформатор и его назначение

Трансформатор — это статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты. Основное назначение трансформатора — изменение величины напряжения и силы тока.

Трансформаторы выполняют следующие важные функции:

Повышают напряжение для передачи электроэнергии на большие расстояния
Понижают напряжение для распределения электроэнергии потребителям
Гальванически разделяют электрические цепи
Преобразуют число фаз и частоту переменного тока
Регулируют напряжение в электрических сетях

Устройство и принцип работы трансформатора

Трансформатор состоит из следующих основных частей:

Магнитопровод (сердечник) — замкнутый магнитный контур из ферромагнитного материала

Обмотки — изолированные провода, намотанные на сердечник
Система охлаждения (для силовых трансформаторов)
Бак с трансформаторным маслом (для масляных трансформаторов)
Вводы для подключения обмоток к внешним цепям

Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. При подаче переменного напряжения на первичную обмотку в сердечнике возникает переменный магнитный поток. Этот поток пронизывает витки вторичной обмотки и индуцирует в ней ЭДС. Величина индуцированной ЭДС зависит от соотношения числа витков обмоток.

Основные виды трансформаторов

По назначению трансформаторы делятся на следующие основные виды:

1. Силовые трансформаторы

Предназначены для преобразования электроэнергии в электросетях и системах электроснабжения. Бывают:

Повышающие — на электростанциях для выдачи мощности в сеть

Понижающие — на подстанциях для распределения электроэнергии
Распределительные — для электроснабжения потребителей

2. Измерительные трансформаторы

Применяются в измерительных цепях для уменьшения первичных токов и напряжений до значений, удобных для измерения. Делятся на:

Трансформаторы тока
Трансформаторы напряжения

3. Специальные трансформаторы

К ним относятся:

Сварочные трансформаторы
Печные трансформаторы
Преобразовательные трансформаторы
Пусковые трансформаторы

Классификация силовых трансформаторов

Силовые трансформаторы классифицируют по следующим основным признакам:

По числу фаз:

Однофазные
Трехфазные

По способу охлаждения:

Масляные — с естественным или принудительным охлаждением
Сухие — с воздушным охлаждением

По количеству обмоток:

Двухобмоточные
Трехобмоточные
Многообмоточные

По способу регулирования напряжения:

С переключением без возбуждения (ПБВ)

С регулированием под нагрузкой (РПН)

Применение трансформаторов в энергетике

Трансформаторы играют ключевую роль в передаче и распределении электроэнергии:

На электростанциях применяются повышающие трансформаторы для выдачи мощности в высоковольтную сеть
На подстанциях используются понижающие трансформаторы для преобразования высокого напряжения в среднее
В распределительных сетях устанавливаются трансформаторы 6-10/0,4 кВ для электроснабжения потребителей
Автотрансформаторы применяются для связи электросетей разных классов напряжения

Без трансформаторов невозможно было бы создать современные системы передачи и распределения электроэнергии.

Трансформаторы в промышленности

В промышленности трансформаторы находят широкое применение:

Печные трансформаторы для электропечей
Сварочные трансформаторы в сварочном оборудовании

Преобразовательные трансформаторы для выпрямительных установок
Трансформаторы для питания электроприводов
Трансформаторы для гальванических линий

Специальные трансформаторы используются также в радиотехнике, электронике, медицинской технике и других отраслях.

Сухие и масляные трансформаторы

По типу изоляции и охлаждения силовые трансформаторы делятся на сухие и масляные:

Сухие трансформаторы:

Охлаждаются воздухом
Изоляция из твердых материалов
Применяются до 35 кВ
Устанавливаются внутри зданий
Экологически безопасны

Масляные трансформаторы:

Охлаждаются трансформаторным маслом
Масло служит изолирующей и охлаждающей средой
Применяются на любые напряжения
Устанавливаются на открытом воздухе
Требуют периодической замены масла

Выбор типа трансформатора зависит от условий эксплуатации, требований безопасности и экономических факторов.

Измерительные трансформаторы

Измерительные трансформаторы применяются в электроэнергетике для подключения измерительных приборов и устройств релейной защиты. Они позволяют:

Снизить первичные токи и напряжения до стандартных значений
Отделить цепи высокого напряжения от измерительных цепей
Стандартизировать измерительные приборы

Трансформаторы тока включаются в рассечку токоведущего провода. Трансформаторы напряжения подключаются параллельно измеряемой цепи. Погрешность измерительных трансформаторов строго нормируется.

Трансформаторы: классификация

ТРАНСФОРМАТОРЫ

Классификация силовых трансформаторов

Рис. 1. — Краткая классификация трансформаторов по назначению

О появлении и развитии трансформаторов, как электротехнических устройств, можно прочитать в статье Яна Шнейберга «Трансформация трансформатора».
Здесь же мы остановимся на классификации трансформаторов с практическими целями.

Классификация трансформаторов может быть произведена по нескольким различным признакам: по габаритам, назначению и т.д. С точки зрения снабженца наиболее востребована классификация трансформаторов по назначению. В настоящее время по назначению обычно выделяют трансформаторы силовые, измерительные и специального назначения.

Измерительные трансформаторы включают в себя:
— трансформаторы тока;
— трансформаторы напряжения.

Подробнее об измерительныных трансформаторах Вы можете прочитать в соответствующем разделе нашего сайта, перейдя по ссылкам ниже:


Измерительные трансформаторы тока				Измерительные трансформаторы напряжения

Силовые трансформаторы могут быть выполнены либо однофазными, либо трехфазными на промышленную частоту 50Гц. Кроме того, каждый силовой трансформатор может быть либо масляным, где для охлаждения и изоляции используется специальное трансформаторное масло, либо сухим, не содержащими масло.

Более подробно с силовыми трансформаторами Вы можете ознакомиться по ссылкам ниже:


Масляные силовые трансформаторы				Сухие силовые трансформаторы

Что касается специальных трансформаторов, то они могут быть выполнены с различным количеством обмоток, отводов, на различное количество фаз и на различные частоты (могут быть на 50Гц, на 400Гц и на любую другую частоту по заказу). Специальные трансформаторы, как правило, изготавливаются на заказ в течение 45-60 рабочих дней. На складе они практически не бывают, т.к. изготавливаются для конкретных агрегатов и имеют большую специфику применения.

К специальным трансформаторам относятся в том числе и преобразовательные трансформаторы ТРСЗП.

Специальные силовые преобразовательные трансформаторы

Для грамотного заказа специальных необходимо заполнение опросного листа.

Посмотреть цены на трансформаторы в прайс-листе>>>

Устройство и назначение трансформатора тока

Трансформаторы в инфраструктуре систем энергетического обеспечения могут иметь разное значение. Классические конструкции используются с целью преобразования отдельных параметров тока до величин, оптимально подходящих для проведения замеров. Есть и другие разновидности, в перечень задач которых входит коррекция характеристик напряжения до уровня, оптимального с точки зрения дальнейшей передачи и распределения энергетического ресурса. При этом назначение трансформатора тока определяет не только его конструкционное устройство, но и перечень дополнительных функций, не говоря о принципе работы.

Устройство трансформаторов

Практически все модификации трансформаторов такого типа оснащаются магнитопроводами, которые снабжаются вторичной обмоткой. Последняя нагружается при эксплуатации в соответствии с регламентными величинами в показателях сопротивления. Соблюдение определенных нагрузочных показателей важно для последующей точности измерения. Разомкнутая обмотка не может создавать компенсации магнитных потоков в сердечнике, что способствует перегреву магнитопровода, а в некоторых случаях — и его сгоранию.

В то же время магнитный поток, формируемый обмоткой первичного ряда, отличается более высокими рабочими характеристиками, что также может способствовать перегреву магнитного провода и его сердечника. Надо сказать, что токопроводящая инфраструктура формирует общую систему, на которой базируются трансформаторы тока и напряжения. Назначение электротехнического агрегата в данном случае не имеет принципиального значения – особенности функционирования обуславливаются скорее применяемыми материалами. В случае с преобразователями тока, например, сердечник магнитопровода изготавливается из аморфных нанокристаллических сплавов. Такой выбор связан с тем, что конструкция получает возможность работы с более широким диапазоном технико-эксплуатационных величин в зависимости от класса точности.

Назначение трансформатора тока

Главной задачей традиционного трансформатора тока является преобразование. Аппаратная электротехническая начинка корректирует характеристики обслуживаемого тока, используя для этого первичную обмотку, включенную в цепь последовательно. В свою очередь, вторичная обмотка выполняет функцию непосредственного измерения преобразованного тока. Для этого в данной части предусмотрены реле с приборами измерения, а также устройства защиты и автоматической регуляции. В частности, назначение измерительного трансформатора тока может заключаться в измерении и учете с помощью приборов низкого напряжения. При этом соблюдается условие, при котором ток высокого напряжения регистрируется с доступом персонала к непосредственному наблюдению за процессом. Фиксация рабочих величин требуется для более рационального использования энергии при передаче в последующих линиях. Пожалуй, это одна из немногих общих подфункций, которую имеют преобразующие и силовые модели трансформаторов. Подробнее стоит рассмотреть отличия между этими агрегатами.

Отличия от трансформатора напряжения

Чаще всего специалисты указывают на способ выполнения изоляции между обмотками. В трансформаторах тока первичную обмотку изолируют от вторичной в соответствии с показателями полного принимаемого напряжения. При этом вторичная обмотка будет иметь заземление, поэтому и потенциал ее соответствует аналогичному показателю. Кроме того, измерительные трансформаторы функционируют в условиях, приближенных к ситуациям короткого замыкания, поскольку у них весьма скромный уровень сопротивления на вторичной линии. В этом нюансе и проявляется специфическое назначение измерительных трансформаторов тока и напряжения, а также разница в требованиях к условиям эксплуатации.

Так, если работа под угрозой короткого замыкания для силового трансформатора напряжения недопустима из-за риска аварии, то для обычного преобразователя тока этот режим функционирования считается нормальным и безопасным. Хотя, конечно, есть у таких трансформаторов и свои угрозы, для предотвращения которых предусматриваются специальные средства защиты.

Принцип работы

Электромагнитная индукция является базовым принципом, на котором основывается рабочий процесс таких трансформаторов. Как уже отмечалось, основными функциональными элементами выступают магнитный проводник и два уровня обмоток. К первому подается электрический заряд от переменного тока, а второй уровень реализует уже непосредственно рабочую функцию в виде измерения. По мере прохождения тока через витки обмотки происходит индукция.

Далее, по закону электромагнитной индукции, который как раз обуславливает назначение и принцип работы трансформаторов тока, фиксируются рабочие величины на линии. Пользователь с помощью специального оборудования может определить характеристики магнитного потока – следовательно, фиксируются частота и напряжение источника тока. Техническим параметром обследования характеристик работы цепи будет являться скорость произведения замера – это значение не является целевым, но его важно оценивать для понимания эффективности работы самого трансформатора.

Разновидности трансформаторов тока

Выделяют три основные категории преобразователей тока. Наиболее распространены так называемые сухие трансформаторы, у которых первый уровень обмотки вовсе не изолируется от первого. Соответственно, параметры вторичного тока напрямую зависят от показателя коэффициента преобразования.

Также популярны тороидальные модели, конструкция которых предусматривает возможность их установки на кабель или шину. По этой причине вовсе пропадает потребность в первичной обмотке, которой оснащаются типовые трансформаторы тока и напряжения. Назначение и устройство таких моделей определяются их особым принципом работы – в данном случае первичный ток будет протекать по центральному проводнику в корпусе, позволяя вторичной обмотке напрямую фиксировать рабочие показатели. Но в силу разных причин, в том числе связанных с низкой точностью замеров и ненадежностью конструкции, такие модели редко применяются для оценки характеристик тока. Чаще их используют в целях вспомогательного защитного звена на случай короткого замыкания.

Также применяются и высоковольтные трансформаторы – газовые и масляные. Их обычно задействуют в специализированных проектах в промышленности.

Коэффициент трансформации

Для оценки эффективности работы самого трансформатора была введена величина коэффициента преобразования. Его номинальное значение обычно указывается в официальной документации к трансформатору. Данный коэффициент обозначает отношение первичного номинального тока к аналогичному показателю второй обмотки. К примеру, это может быть значение 100/5 А. Оно может резко изменяться в зависимости от количества секций с витками.

Также следует учитывать, что номинальный коэффициент далеко не всегда соответствует фактическому. Отклонение определяется условиями, в которых эксплуатируются трансформаторы тока. Назначение и принцип действия во многом определяют показатели погрешности, но и этот нюанс не является причиной для отказа от учета номинального коэффициента трансформации. Зная величину той же погрешности, пользователь может ее нивелировать посредством специальной электротехнической аппаратуры.

Установка трансформатора тока

Простейшие шинные модели трансформаторов практически не требуют применения специальной техники и даже инструмента. Такое устройство может установить один мастер с помощью специальной зажимной арматуры. Стандартные же конструкции требуют создания фундамента, на котором монтируются несущие стойки. Далее электросваркой крепится каркас, который выступит своего рода электротехническим коробом для заключения необходимой аппаратуры. На заключительном этапе производится монтаж оборудования. Каким будет комплект технического оснащения, определяет назначение трансформатора тока и особенности его будущей эксплуатации. Как минимум интегрируется инфраструктура, требуемая для выполнения замеров характеристик обслуживаемой цепи.

Способы подключения трансформаторов

Для облегчения процедуры соединения проводки с оборудованием производители комплектующих наносят на них маркировку – например, токовые реле и трансформаторы могут обозначаться ТАа, ТА1, КА1 и т. д. Благодаря такой маркировке обслуживающий персонал сможет быстро и безошибочно произвести сопряжение между элементами, которыми оснащается трансформатор тока. Устройство, назначение и принцип действия установки в данном случае тесно взаимосвязаны и оказывают влияние на способ подключения, но при этом немалое влияние на характер технической реализации системы преобразования оказывает и обслуживаемая сеть как таковая. Например, трехфазные линии с изолированной нейтралью допускают установку трансформаторов лишь на двух фазах. Такая особенность обусловлена тем, что сети с диапазоном 6 -35 кВ не имеют нулевого провода.

Поверка трансформаторов

Комплекс поверочных мероприятий состоит из нескольких операций. В первую очередь это визуальный осмотр объекта, в ходе которого оценивается целостность конструкции, корректность тех же маркировок, соответствие паспортным данным и т. д. Затем производится размагничивание оборудования – например путем плавного увеличения тока на обмотке первого уровня. После этого значение тока плавно снижается до нуля.

Далее подготавливаются основные поверочные действия, которым будут подвержены измерительные трансформаторы тока. Назначение и принцип действия важно учитывать при такой подготовке, поскольку уровень нагрузки и другие эксплуатационные факторы обуславливают разные величины погрешностей в регистрации характеристик рабочей среды. Сама же поверка предусматривает оценку соответствия полярности клемм обмоток нормативным параметрам, а также фиксацию погрешностей с последующей их сверкой со значениями, указанными в паспорте агрегата.

Безопасность при эксплуатации трансформатора

Главные опасности в эксплуатации трансформаторов тока связаны с качеством выполнения обмоток. Важно учитывать, что под слоями витков работает металлическая основа, которая в оголенном виде может представлять немалую угрозу для персонала. Поэтому составляется график обслуживания, в соответствии с которым регулярно проверяются трансформаторы тока. Назначение и принцип действия в данном случае могут быть ориентированы и на преобразование напряжения, и на измерение тока. В обоих случаях обслуживающий персонал должен тщательно следить за состоянием обмоток. В качестве мер предохранения в рабочую конструкцию вводятся шунтирующие закоротки, а также поддерживается заземление выводов обмотки.

Заключение

По мере повышения эксплуатационных нагрузок на линии электропроводки заметно понижается рабочий ресурс обслуживающих станций. Несмотря на то что назначение трансформатора тока не связано с преобразованием высокого напряжения, такое оборудование также подвергается серьезному износу. В целях повышения эксплуатационного ресурса таких установок производители используют более технологичные материалы и для электромагнитной оснастки, и для выполнений той же обмотки. Вместе с этим совершенствуется оборудование на измерительных реле, в результате чего минимизируется и коэффициент погрешности замеров.

Функция трансформаторов в источнике питания

Последнее обновление 21 октября 2022 г.

Там, где вы используете электрическую энергию переменного тока (AC), вы можете заметить использование трансформаторов. В системах постоянного тока (DC) промышленные источники питания используются для преобразования переменного напряжения в низкое постоянное напряжение. Трансформаторы, с другой стороны, преобразуют переменное напряжение в переменное напряжение или ток, не влияя на мощность.

Трансформаторы изготовлены из железного сердечника. На стороне высокого напряжения сердечника катушка намотана много раз, а на стороне более низкого напряжения трансформатора катушка намотана меньше раз. Когда электричество входит в катушку с одной стороны, оно индуцирует магнитное поле, которое создает более высокое или более низкое напряжение в другой катушке.

Какова функция трансформатора?

Трансформаторы могут уменьшать или увеличивать напряжение, что иногда называют понижением или повышением напряжения. Трансформаторы могут помочь сделать нужную энергию доступной для нас, когда она нам нужна.

Трансформаторы в электроснабжении предназначены для обеспечения доступности электроэнергии при ее передаче от электростанции в офис, дом, рабочее место или другое место. Энергия теряется, когда она проходит по проводам передачи от электростанции к потребителю. Коммунальные службы используют очень высокое напряжение, чтобы терять меньше энергии.

В пути используются различные типы трансформаторов. Когда электричество поступает от электростанции, трансформаторы повышают напряжение, чтобы обеспечить эффективное перемещение электричества. Когда он покидает электростанцию, электричество может быть усилено до тысяч вольт, чтобы пройти его путь. Электричество в конечном итоге достигает передающих станций, где трансформаторы и управляющее оборудование снижают напряжение до более безопасного уровня. По мере того, как электричество проходит по линиям электропередач, оно дополнительно уменьшается трансформаторами на опорах электропередач.

Трансформатор другого типа понижает напряжение до 120 В, когда оно поступает в ваш дом или офис. При напряжении 120 В электричество можно использовать для питания некоторых устройств и электрических розеток. Вы также можете использовать адаптер для преобразования в DC для некоторых устройств, таких как компьютеры.

Долли-Стайл

Тип клетки

Зачем нужны трансформаторы?

Нам нужны трансформаторы, чтобы электричество можно было использовать и передавать на большие расстояния. Это означает, что меньшее количество электростанций может экономично поставлять электроэнергию широкому кругу потребителей без больших потерь энергии. Трансформаторы также гарантируют, что электроэнергия, поступающая в ваш дом, безопасна для ваших лампочек и розеток.

Как Trystar может помочь

Если вам нужна энергия и источник питания на рабочем месте, Trystar может помочь с док-станциями для генераторов, портативными источниками питания и другими решениями.

Независимо от того, нужен ли вашей организации надежный резервный источник питания для поддержания критически важных операций или вам нужно временное питание для удаленных объектов, мы обеспечим вас.

Больницы, строительные площадки, организации по оказанию помощи при стихийных бедствиях и другие компании обращаются к нам, когда многое зависит от источника энергии, потому что мы предлагаем эффективные и надежные решения. Наша приверженность безопасности и целостности позволяет нам сосредоточиться на успехе наших клиентов. Свяжитесь с нашей командой сегодня, чтобы узнать, как мы можем вам помочь.

Карьера

Мы ищем талантливых, целеустремленных людей, которые присоединятся к нашей семье.
Присоединяйтесь к нашей команде

трансформатор | Определение, типы и факты

Ключевые люди:: Никола Тесла

Похожие темы:: согласующий трансформатор импеданса трансформатор с воздушным сердечником трансформатор с железным сердечником коэффициент поворота разделительный трансформатор

Просмотреть весь связанный контент →